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第十四章 內(nèi)能的利用 看一看想一想 如圖所示 在試管內(nèi)裝些水 用橡皮塞塞住 加熱使水沸騰 會看到什么現(xiàn)象 在這一過程中能量如何轉(zhuǎn)化呢 由實驗得到了以下結(jié)論 1 酒精燃燒的化學能轉(zhuǎn)化為水和水蒸汽的內(nèi)能 2 水蒸汽對活塞做功 又將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能 從而使活塞獲得了動力 熱機 一 熱機的作用 燃料的化學能通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 又通過做功 把內(nèi)能轉(zhuǎn)變成機械能 從而使機械獲得動力 二 熱機的種類 蒸汽機 內(nèi)燃機 汽輪機 噴氣發(fā)動機 三 內(nèi)燃機 汽油機 柴油機 四 汽油機的工作原理 構(gòu)造 四 汽油機的工作原理 幾個名詞 1 一個沖程 2 一個工作循環(huán) 活塞在汽缸內(nèi)往復運動時 從汽缸的一端運動到另一端的過程 把這四個沖程稱為發(fā)動機的一個工作循環(huán) 四個沖程 吸氣 壓縮 做功 排氣 吸氣沖程 汽油和空氣 進氣門打開 排氣門關閉 活塞由上端向下端運動 汽油和空氣組成的燃料混合物從進氣門吸入氣缸 壓縮沖程 進氣門和排氣門都關閉 活塞向上運動 燃料混合物被壓縮 壓強增大 溫度升高 做功沖程 在壓縮沖程末尾 火花塞產(chǎn)生電火花 使燃料猛烈燃燒 產(chǎn)生高溫高壓的燃氣 推動活塞向下運動 并通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動 排氣沖程 燃燒后的廢氣 進氣門關閉 排氣門打開 活塞向上運動 把廢氣排出氣缸 吸氣 壓縮 做功 排氣 汽油機的沖程和工作循環(huán) 想想議議 1 在四個沖程中 哪些沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化 如何轉(zhuǎn)化 2 哪個沖程使汽車獲得動力 3 哪個沖程排出了汽車的尾氣 2 內(nèi)燃機的啟動 內(nèi)燃機不能自行啟動 開始運轉(zhuǎn)時 要靠外力使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動起來 由曲軸通過連桿帶動活塞運動 以后內(nèi)燃機才能自己工作 柴油機的構(gòu)造 噴油嘴 進氣門 活塞 連桿 排氣門 氣缸 曲軸 3 內(nèi)燃機的應用 汽油機比較輕巧 常用在汽車 飛機和小型農(nóng)業(yè)機械上面 1 汽油機的應用 2 柴油機的應用 柴油比較便宜 但柴油機比較笨重 主要用在載重汽車 拖拉機 坦克上面 想想議議 汽油機和柴油機的工作過程有什么相同點 有什么不同點 1 基本構(gòu)造和主要部件的作用相似 2 每個工件循環(huán)都經(jīng)歷四個沖程 吸氣沖程 壓縮沖程 做功沖程 排氣沖程 3 四個沖程中 只有做功沖程對外做功 其余三個沖程靠飛輪慣性完成 4 一個工作沖程中 活塞往復兩次 飛輪轉(zhuǎn)動兩周 曲軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn) 做功一次 相同點 不同點 1 構(gòu)造不同 汽油機氣缸頂有火花塞 而柴油機氣缸頂部有噴油嘴 2 燃料不同 汽油機的燃料是汽油 而柴油機的燃料是柴油 3 吸氣不同 汽油機吸進汽油和空氣的混合氣體 柴油機只吸進空氣 4 點火不同 汽油機屬點燃式點火 柴油機屬壓燃式點火 汽油機的效率 20 30 柴油機的效率 30 45 你認為它們的效率比你想象的高 還是低 你猜想 汽油機 柴油機的效率大約是多少 猜猜看 小結(jié) 1 熱機的能量轉(zhuǎn)化 化學能 內(nèi)能 機械能 2 內(nèi)燃機的工作過程 吸氣沖程 壓縮沖程 做功沖程 排氣沖程 1 四沖程汽油機的工作過程由 四個沖程組成的 2 四沖程汽油機 由機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是 沖程 做功沖程是 能轉(zhuǎn)化為 能 3 汽油機吸入汽缸的是 點火方式是 柴油機吸入汽缸的是 點火方式是 4 某四沖程汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速是3600R min 則它每秒鐘對外做功 次 5 四沖程汽油機的三個輔助沖程靠飛輪的 來完成 思考 1 汽油機在壓縮沖程中工作物質(zhì)被壓縮 汽缸中的 壓強增大 溫度降低 壓強減小 溫度升高 壓強增大 溫度升高 壓強減小 溫度降低 課堂練習 c 根據(jù)汽油機和柴油機的區(qū)別 下列說法正確的是 汽油機汽缸頂部有一個火花塞 柴油機汽缸頂部是一個噴油嘴 汽油機吸入的是空氣 柴油機吸入的是空氣和柴油的混合物 吸氣沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 壓縮沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 課堂練習 A 一臺四沖程內(nèi)燃機的飛輪轉(zhuǎn)速為1800r min 它 s完成 A 30個沖程 做了30次功B 60個沖程 做了60次功C 120個沖程 做了30次功D 60個沖程 做了15次功 課堂練習 D 再見 再見 柴油機工作原理 吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程 吸氣沖程 空氣 進氣門打開 排氣門關閉 活塞由上端向下端運動 將空氣吸進氣缸 壓縮沖程 進氣門和排氣門都關閉 活塞向上運動 活塞把空氣壓縮得很小 空氣的壓強更大 溫度更高 在壓縮沖程末 缸內(nèi)空氣溫度已超過柴油的著火點 做功沖程 在壓縮沖程末 從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣立即猛烈燃燒 產(chǎn)生高溫高壓的燃氣 推動活塞向下運動 并通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動 排氣沖程 燃燒后的廢氣 進氣門關閉 排氣門打開 活塞向上運動 把廢氣排出氣缸 吸氣 壓縮 做功 排氣 柴油機的沖程和工作循環(huán) 四 汽油機的工作原理 構(gòu)造 討論 例舉一下生活中我們可以使用哪些可燃燒的材料燒開一壺水 草木 煤炭等石油 酒精 汽油等煤氣 天然氣等 固體燃料液體燃料氣體燃料 燃料的熱值 燃料可分為哪三種 燃料燃燒放出的熱量跟什么因素有關 1 燃料的質(zhì)量 2 燃料的種類 大量實驗表明 1 同種燃料完全燃燒時放出的熱量跟它的質(zhì)量成正比 2 相同質(zhì)量的不同燃料 在完全燃燒時放出的熱量并不相等 想一想 什么是完全燃燒呢 關于完全燃燒 就是燃料全部燒盡的意思 即燃料的燃燒必須與充足的氧氣發(fā)生完全氧化反應 不同的燃料 即使質(zhì)量相同 完全燃燒放出的熱量也是不同的 我們該怎樣比較不同燃料燃燒時這種放熱性能優(yōu)劣 為比較不同的燃料 即使質(zhì)量相同 完全燃燒放出的熱量也是不同的 熱值 燃料的熱值 請大家從左側(cè)的燃料的熱值表中找出 干木柴 柴油 汽油等生活中常見的幾種燃料的熱值 思考 柴油的熱值是多少 它的物理意義是什么 2 3Kg的柴油完全燃燒 它放出的熱量是多少 3 3 107J 3 9 9 107J q柴油 3 3 107J kg 1千克的柴油完全燃燒時放出的熱量為3 3 107焦 燃料的熱值 分析 利用吸熱公式Q吸 Cm t t0 可以算出將水燒開要吸收多少熱量 解題時應注意在標準大氣壓下 水的沸點是100 即水燒開時的溫度為100 再利用燃料的燃燒值求干木柴的質(zhì)量