人教版 八年级 物理 第十四章 内能的利用 热机 热机的效率 能量的转化和守恒

第十四章内能的利用教育科技演示实验现象：软木塞冲出；管口有“白汽”产生说明:水蒸汽对木塞做功,内能减少,它的温度下降,水蒸汽液化成小水珠.能量转化：内能转化为机械能汽油机和柴油机的工作过程热机蒸汽机汽油机、柴油机（内燃机）燃气轮机喷气发动机火箭发动机热机的种类：热机：利用内能做功的机械。蒸汽机燃气轮机热机的应用热机的应用热机的应用热机的应用热机的应用这些热机的共同特点燃料的化学能内能机械能燃烧做功内燃机内燃机内燃机常见的：汽油机、柴油机内燃机：燃料直接在发动机内燃烧产生动力的热机。汽油机柴油机汽油机构造火花塞汽缸进气门活塞连杆排气门曲轴冲程汽油机工作时，活塞在汽缸里做往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做冲程。连杆曲轴与连杆相连曲轴四缸、六缸发动机飞轮吸气冲程进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。压缩冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。做功冲程在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。排气冲程进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。汽油机工作时，能量的转化吸气压缩做功排气1、在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？2、哪个冲程使汽车获得了动力？3、哪个冲程排出了汽车的尾气？机械能转化为内能内能转化为机械能获得动力排出尾气一个工作循环：汽油机工作时一个循环为四个冲程，周而复始。一个工作循环：完成：

个冲程。活塞：往复

次。曲轴：转动

周。对外做功：

次。辅助冲程：靠飞轮的

来完成。总结汽油机一个循环过程的特点：四两两一惯性说明：在四个冲程中，只有做功冲程将内能转化为机械能，其他三个冲程均为辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作。内燃机的启动

内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。柴油机构造喷油嘴汽缸进气门活塞连杆排气门曲轴柴油机空气

进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。吸气冲程柴油机

进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。压缩冲程柴油机

在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。做功冲程柴油机

进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。排气冲程燃烧后的废气汽油机、柴油机的相同点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。汽油机、柴油机的不同点1．构造不同：汽油机汽缸顶有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。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：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。压缩比内燃机气缸总容积与燃烧室容积的比值，是内燃机的重要结构参数。活塞处于下止点时气缸有最大容积，用Va表示；活塞处于上止点时气缸内的容积称为燃烧室容积，用Vc表示。内燃机的压缩比ε为ε=Va/Vc在一般大气压下，汽油的燃点427℃。在一般大气压下，柴油的燃点220℃。内燃机的应用(1)汽油机的应用

汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。(2)柴油机的应用

柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船上面。热机能量的损耗热机的效率●由上图可知，真正做有用功的能量只占燃料所释放能量的一部分。●物理学中把用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量的之比叫做热机效率，即：

η=W有Q燃烧放热×100%汽油机效率约为：20%~30%；柴油机效率约为：30%~45%。怎样提高热机效率1、使燃料充分燃烧；2、尽量减少各种热量损失；3、保持良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。虽然热机为人类的发展做出了重大贡献，但由于热机需要燃烧燃料且燃料的利用率很低给环境带来了许多污染问题。热机与环境1、废气污染

（1）排出的废气温度较高。使城市温度升高，会形成“热岛效应”。

（2）废气中含有各种对人体有害的气体，形成酸雨，直接影响人们的身体健康和动植物的生存。

2、噪声污染怎样控制热机对环境造成的污染？（1）改进燃烧设备，消除烟尘，减少废气污染；（2）在排气管上安装消声器，减少噪声污染；（3）充分利用污染少和无污染的能源，发展新能源汽车是当务之急。替代热机电动车天然气汽车太阳能汽车热值三、燃料的热值：

2、燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量不同。

1、燃料的种类很多，可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。三、燃料的热值：

3、燃料的热值：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。

4、热值的单位：J/kg5、热值的符号：q三、燃料的热值：

一些燃料的热值

(7.1～8.8)×10/(J·m)天然气3.0×10/(J·kg)酒精约3.9×10/(J·kg)煤气3.4×10/(J·kg)木炭1.4×10/(J·kg)氢3.0×10/(J·kg)焦炭4.6×10/(J·kg)汽油约3.4×10/(J·kg)无烟煤4.6×10/(J·kg)煤油约2.9×10/(J·kg)烟煤3.3×10/(J·kg)柴油约1.2×10/(J·kg)干木柴777777777877-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-3-3热值三、燃料的热值：6、燃料燃烧放热计算：小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg的烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量（烟煤的热值q=2.7×107J/kg)?解：Q=mq=1.5kg×2.7×107J/kg=4.05×107J答：这些煤完全燃烧放出的热量为4.05×107JQ=mq练习用家用燃气热水器烧水洗澡，假如洗一次澡要用掉天然气0.14米3.问:完全燃烧这么多的天然气能放出多少焦的热量？(q=8×107焦耳/米3)四、燃料的利用率：

思考：上例中小明烧水用了1.5kg的烟煤，这些煤完全燃烧放出的热量为4.05×107J，实际放出的热量是4.05×107J吗？为什么？水实际吸收的热量呢？水实际吸收的热量，称为有效利用的热量。四、燃料的利用率：

1、炉子的效率：有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料完全燃烧放出的热量之比。公式：η=Q吸Q放=cm△tmq四、燃料的利用率：

2、提高燃料利用率，节约能源1）使煤充分燃烧：将煤磨成煤粒，加大送风量。2）加大受热面积，减少烟气带走的热量：火电站化学能（100﹪）内能机械能燃烧不完全损失的能量废气带走的能量克服摩擦损失的能量电流通过导线时发热损失的能量散热损失的能量发电机蒸气轮机锅炉散热损失的能量克服摩擦损失的能量电能（30﹪）火电站能流图计算:1.完全燃烧15