第1节　热机原理　热机效率 (2)

1、第1节 热机原理 热机效率（人教2003课标版 高中物理选修2-2 第4章热机）西安市鄠邑区第八中学主讲人：李军昊导入新课 今天形形色色的热机已经与现代生活和生产密不可分。从车辆中的内燃机、火电站的汽轮机，到飞机，到火箭飞机中的喷气发动机，热机时时刻刻在为我们提供着动力。引言 热机的发明和发展是科学与技术相结合的早期范例，热机的广泛应用既是人类物质文明和社会进步的重要标志，同时也给人类社会带来了能源、环境等新的问题。汽车发动机内燃机一、热机原理 热机效率1.热机 热机是热力发电机的总称，能够持续不断的把燃料燃烧是释放的能量转变为机械能的装置，都叫做热机。热机是现在交通和发电站的基本动力源，是目

2、前做广泛的动力机器。 2.热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发电机、火箭。 3.热机的源头蒸汽机 蒸汽机是18世纪，英国科学及瓦特在前人工作的基础上制成了实用的蒸汽机。早期的蒸汽机汽轮机火箭 热机的种类很多，有蒸汽机、内燃机、汽轮机等。尽管热机的种类很多，但是它们的物理学原理是相同的，基本结构都是由发热器、工作部分和冷凝器三个部分构成的。 4.内燃机种类及其工作原理 （1）汽油机火花塞气缸进气门活塞连杆排气门曲轴四冲程内燃机的工作循环：吸气压缩做功排气 5.热机效率 （1）定义： 用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所释放的能量之比。 （2）公式： 功与热量间的关系：W=Q1-Q2 热

3、机的热效率：=WQ1 理想热机的效率为：理=1-T2 T1 上式 中的T1为发热器的绝对温度，T2为冷凝器的绝对温度。 实际内燃机的效率只有20%45%；蒸汽机的效率大约在10%15%,燃料产生的大部分热量都由废气排出机外。 6.提高热机效率的主要途径 （1）改进燃烧方式，增大供氧量，使燃料充分燃烧； （2）提高工质（蒸汽或燃气，简称工质）的温度，尽量减少各种热损失； （3）改进传动装置（如凸轮和气门动作不够协调），在热机设计和制造上，采用先进的技术； （4）使用优质润滑油，保证良好的润滑，减少因机件间的摩擦而额外消耗功等。二、热机 能源 环境 热机的发展极大地解放了生产力。热机的广泛使用是社

4、会工业化程度的标志，但是也导致了世界能源结构的巨大变化。2002年中国主要能源消费结构中国与世界能源消费结构（2002） 2002年我国主要的能源消费结构图显示：煤炭占66.1%，比例偏大，是环境污染的主要根源；我国剩余可采储量仅占世界剩余可采储量的1.8%，石油供应面临重大挑战，我国能源平均利用率为32%，比发达国家低将近10个百分点，主要是产品单位耗能比世界平均比高30%。 环境与生态保护 （1）内能对环境的影响 废气污染（CO、SO2、氮氧化物在空气中融入水滴，形成酸雨降落到地面。酸雨会危害生物，侵蚀地表和建筑物。）煤中含有杂质硫，在燃烧时排放出酸性气体二氧化硫。空气污染物中约71%来自

5、交通，一氧化碳是汽车尾气中的主要污染物。大都市交通高峰期，空气中弥漫过高浓度的一氧化碳对人体危害很大。大量废气会加剧温室效应，使全球气温逐年升高，从而导致气候异常和海平面上升等气象、地质灾害。 噪声污染。酸雨 （2）保护环境，减小污染措施。 改进燃烧设备，采取集中供热，加装消烟除尘装置。 提高内能的综合利用率。 把直接烧煤、燃油改为烧其工业副产品；把内能的一次利用变为多次利用（如用余热供暖等）。 充分开发、利用污染小或无污染的能源（如太阳能等）。课堂小结 1.热机是热力发电机的总称，能够持续不断的把燃料燃烧是释放的能量转变为机械能的装置，都叫做热机。 2.内燃机的工作过程： 吸气压缩做功排气

6、3.热机的效率：用来做有用功那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。 4.提高热机效率的途径： 使燃料充分燃烧； 提高热机效率途径，减少热损失； 保持良好的润滑。随堂练习 汽油机和柴油机的工作过程有相同点和不同点？ 【解析】（一）相同点： 1.基本构造和主要部件的作用相似。 2.每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 3.四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 4.一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。 （二）不同点： 1.构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。 2.燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。 3.吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。 4.点火不同：汽油