改变世界的热机
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炉子的效率(η):qmt t m C Q Q Q W )(0水水放水吸放有用-===η热值定义:所放出的热量.单位:.物理意义:表示不同燃料燃烧过程中,化学能转变成内能的本领大小. 它是燃料本身的一种特性,只与燃料的有关,与燃料的等均无关.公式:.应用:火箭常用液态氢做燃料,是因为:液态氢的大,体积小便于储存和运输.热机定义:利用燃料燃烧获得内能做功,把内能转化为机械能的装置.常见的热机:蒸汽机、内燃机、蒸汽轮机、喷气式发动机.内燃机常见的内燃机:和.“两看”确定内燃机的四冲程,即:一看气门,二看活塞“14221”计算内燃机做功的次数,即:1个工作循环要经过个冲程、活塞往返次、曲轴(飞轮)转圈、对外做次功.功、功率热机效率汽缸内的压力与压强的关系:、燃气做功的求法:一个做功冲程燃气做的功用公式求出其中ℓ指一个冲程中活塞的行程,即冲程长,计算时单位需换算成m代入公式可得,其中V 表示的是汽缸容积,即排气量.PS F =PV PS W == 热机的功率是指,用公式表示为热机的效率是指,用公式表示为提高热机效率的途径①使燃料尽可能完全燃烧②尽可能减少各种热损失③在热机的设计和制造上,采用先进的技术④注意保养,保证润滑,减小摩擦内燃机的四个冲程,机械能→内能,内能→机械能改变世界的热机改变世界的热机考点一:热值【例1】关于燃料的热值,以下说法中正确..的是__________ A .燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关 B .燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值 C .燃料燃烧时,质量越大,热值越大D .燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 【变1-1】将一瓶酒精倒掉1/2后,则剩下的酒精__________A .密度不变,比热容和热值都变为原来的1/2B .质量、比热容、热值都变为原来的1/2C .比热容不变、质量和热值变为原来的1/2D .比热容和热值都不变,质量变为原来的1/2【变1-2】“低碳生活”是当今社会所倡导的绿色生活方式.利用太阳能将2000kg 的水从15℃加热到50℃,可以少燃烧多少烟煤?[设烟煤完全燃烧,烟煤的热值为2.94×107J/kg ,C 水=4.2×103J/(kg •℃)]考点二:认识热机【例2】用酒精灯给试管中的水加热,如图1所示,在软木塞被冲出试管口的过程中,下列说法正确的是__________A .水蒸气对软木塞做功,水蒸气的内能增大B .水蒸气的内能转化为软木塞的机械能C .能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同D .软木塞的机械能守恒【变2-1】瓦特在前人的基础上改良了蒸汽机,下列有关蒸汽机的说法中,错误..的是__________ A .很早以前,就有人设想将蒸汽作为动力使用B .瓦特改进、完善了蒸汽机,发明了冷凝剂、蒸汽机缸等部件C .瓦特研制的蒸汽机能适用不同工厂的需要,被称为“万能蒸汽机”D .蒸汽机工作时将机械能转化为内能 【变2-2】关于“热机”,下列说法中正确..的是__________ A .做功冲程的能量转化是机械能转化为内能 B .改进技术,可以使热机的效率达到100%C .用水循环来降低热机的温度,主要是利用水蒸发时吸热的特性D .冬天晚上要把热机水箱中的水放出,是防止气温降低时水凝固胀坏水箱考点三:热机工作的四个冲程【例3】如图2所示是汽油机的一个工作循环示意图,其中属于压缩冲程的是__________ 【变3-1】下图表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图,它们正确的排列顺序为__________A .甲.乙.丙.丁B .丁.丙.乙.甲图2C .甲.丙.乙.丁D .甲.丁.乙.丙 【变3-2】一台四冲程内燃机飞轮转速为1800r /min ,它1s 完成了__________A .30个冲程,做了30次功B .60个冲程,做了60次功C .120个冲程,做了30次功D .60个冲程,做了15次功 【变3-3】下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况.关于对图中①②③④的补充正确的是__________A .①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能B .①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能C .①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能.D .①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能考点四:内燃机做功和效率【例4】一台柴油机,柴油完全燃烧放出8×107J 的热量,损失了4.8×107J 的热量,柴油机的效率是__________ A .30% B .40% C .42% D .48% 【变4-1】甲汽油机的效率比乙汽油机的效率大,这说明了__________ A .甲的功率一定比乙的大 B .乙用的燃料一定比甲的省C .甲把热能转化为机械能的百分比一定比乙大D .相同时间内,甲做的功一定比乙做的功多【变4-2】如图所示是内燃机的能流图,则内燃机的效率可以表示__________ A .η=[(E 1+E 2+E 3+E 4)/E ]×100% B .η=(E 2/E )×100% C .η=[(E 1-E 3+E 4)/E ]×100% D .η=(E 1/E )×100% 考点五:热机的综合计算【例5】某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm 2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm ,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×l05Pa ,飞轮lmin 转动1800周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),求:⑴做功冲程中燃气对活塞的平均压力⑵一个做功冲程中燃气对活塞做的功⑶汽油机的功率【变5-2】太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置,下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的信息其中太阳辐射功率是指1h 内投射到1m 2面积上的太阳能.求:(1)水在10h 内吸收的热量;(2)如果水吸收的热量用天然气来提供,需要完全燃烧多少m 3的天然气;(天然气的热值为8.4×107J/m 3,天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收)(3)该太阳能热水器的能量转化效率.【变5-3】随着人们生活水平的提高.轿车已逐步进入我国普通百姓家中.已知某国产骄车每行驶100km 消耗8L汽油(1L=10-3m3),汽油的密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×l07J/kg.则(1)10kg汽油完全燃烧时所产生的热量是__________J.(2)该汽车行驶100km消耗的汽油的质量是__________kg.(3)当该汽车以50kW的功率在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶时,它所受到的阻力等于__________N.A组(基础对接)1.下列关于热机和环境保护的说法中正确..的是__________A.热机的大量使用会造成环境污染B.所有的热机都是用汽油作燃料C.汽车排出的尾气都是有毒气体D.热机所产生的噪声,可以被热机上的消声器完全消除2.从本质上看,内燃机的工作能量来源于__________A.机械能B.化学能C.内能D.化学能和内能3.航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的,因为液态氢具有的优点是__________ A.比气态氢易燃烧B.传热本领较小C.热值较大D.热膨胀较小4.某单缸四冲程汽油机飞轮转速是1200r/min,则此汽油机1s内做功的次数和完成的冲程是__________ A.10次,40个冲程B.40次,80个冲程C.20次,40个冲程D.80次,80个冲程5.有经验的柴油机维修师,不用任何仪器,只是靠近柴油机排气管口观察和闻一下,并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度,就能初步判断这台柴油机的节能效果.在同样负荷的情况下,关于柴油机的节能效果,下列判断中正确..的是__________A.尾气的温度越高,柴油机越节能B.尾气的温度越低,柴油机越节能C.尾气的柴油味越浓,柴油机越节能D.尾气的颜色越发黑,柴油机越节能6.热机的效率是热机性能的一个重要指标,下面关于热机效率的叙述中不正确...的是__________ A.在设计和制造上,要不断改进和革新,以减少各种能量损失,就有可能使热机效率达到100% B.两辆型号相同的小汽车,以相同的速度行驶相同的路程,耗油量小的那辆车效率较高C.在使用上要正确使用,注意保养,可提高效率D.在热机的各种损失中,废气带走的能量最多,设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措施7.在我国实施的“西气东输”工程中,西部地区的天然气被送到缺乏源的东部地区.天然气与煤相比,从热学角度分析它突出的优点是________________________________________;从环保角度分析它突出的优点是__________(天然气、煤的热值分别是1.14×108J/kg,3×107J/kg).B组(中考对接)1.柴油机甲的功率是乙的1.5倍,甲的效率为20%,乙的效率为25%,那么甲与乙每小时消耗的油量之比为__________A.15∶8 B.6∶5 C.5∶6 D.8∶152.在做功冲程中,汽油机燃气的压强可达5.0×105Pa,柴油机燃气的压强可达1.0×106Pa,如果汽油机和柴油机的活塞面积、活塞运动的距离都相同,则在一个做功冲程中柴油机与汽油机做功之比是__________ A.1∶2 B.2∶1 C.1∶1 D.4∶13.一台内燃机运行时各种消耗大致为:气缸散热损失占25%,废气带走的能量占30%,摩擦等机械损耗占10%,则它的热机效率为__________.4.美国《大众科学》杂志评出年度奇思妙想十大发明,其中最引人注意的是“六冲程引擎”,这种引擎在完成四冲程工作后,会把水注入汽缸,使水瞬间变成水蒸气,从而带动活塞运动,产生第五冲程,为汽车提供动力.第六冲程是让水蒸气进入冷凝器,变成可再次注入汽缸的水.其中第五冲程相当于四冲程内燃机的__________冲程,请你指出该“六冲程引擎”的一个优点:__________.5.自制家用太阳能热水器的效率在夏天可达50%,已知在地球表面,晴天时垂直于太阳光的表面接收到的热辐射为1.26×103J/(m2·s),如果晒水箱内有水40kg,晒水箱接收阳光垂直照射的面积始终是1.5m2,要使水温上升30℃,需要多长时间?6.一单缸汽油机的飞轮的转速为每分钟为600转,设做功冲程中燃气对活塞的压强为p=5×105Pa不变,做功冲程中活塞移动的距离为L=0.2m,活塞的面积S=100cm2,每分钟该汽油机消耗的汽油10g,求汽油机的功率和效率.(汽油的热值为4.6 107J/kg)1.(2010上海)四冲程汽油机在工作过程中,将燃气的内能转化为机械能的冲程是() A .吸气冲程 B .压缩冲程 C .做功冲程 D .排气冲程2.一台单缸柴油机,飞轮每分钟转1800转,那么1s 内柴油机对外做功的次数是__________ A .1800次 B .900次 C .60次 D .15次 3.某摩托车的效率为34%,某汽车的效率为29%,这说明了__________ A .摩托车比汽车的功率大 B .摩托车比汽车做的有用功多 C .使用摩托车比使用汽车做功多 D .燃烧相同的燃料,摩托车将内能转化为机械能比汽车多第二部分 4.(2012陕西中考)科学家发明了一款单缸六冲程内燃机,它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同,在第四冲程结束后,立刻向汽缸内喷水,水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气,推动活塞再次做功,水蒸气温度__________(填“升高”“降低”或“不变”),其内能__________(填“增大”“减小”或“不变”),这样燃烧同样多的燃料获得更多的机械能,提高了热机的__________,为进入下一个工作循环,这款内燃机的第六冲程是__________冲程. 第三部分5.小明家新安装了一台容积为0.5m 3的太阳能热水器,加满水后,利用太阳能加热.小明调查该地区(晴天)平均每平方米的面积上,每小时接收的太阳能约为1.4×106J .若一热水器接受太阳能的有效面积为5m 2,每天日照时间按8h 计算,那么:(1)它一天中接收的太阳能约为多少?(2)若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收,则可使100Kg 的水温升高多少?(3)若该热水器一天中接收的太阳能,由燃烧煤气(热值q=4.2×107J/kg )来获得,则需要完全燃烧多少千克煤气?(4)请你:①说出提倡开发利用太阳能的主要理由;②说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难.。
第二章 改变世界的热机2.1 热机教学目标:1.知识与技能:(1)理解热机的原理就是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能。
(2)了解历史上和现实社会中的几种热机。
2.过程与方法:(1)观察蒸汽吹动纸风车旋转的实验现象,认识燃料的化学能转化成内能再转化为机械能的过程。
(2)经历关于“能量是怎样转化的”讨论过程,了解到热机是通过做功使内能转化为机械能的。
3.情感态度与价值观:通过使学生了解蒸汽机的发展历程,认识人类非凡的创造力对世界的影响。
教学重点:认识热机的工作过程是“燃料的化学能转化成内能再转化成机械能”。
教学难点:认识热机的工作过程是“燃料的化学能转化成内能再转化成机械能”。
教学用具:试管、水、铁架台、软塞、玻璃管、热风车、酒精灯(蜡)、火柴。
教学互动设计:一、创设情景,导入新课广而告之:本公司向贵矿提供蒸汽机,它能替代14匹马,为你的机器提供动力。
蒸汽机为什么能提供动力?它的物理原理是什么?二、新课讲授,师生互动 (一)利用内能来做功改变物体的内能有两种方式,除了热传递还可以通过做功使物体内能增加。
那么,减少物体内能可以做过吗?观察:热机的原理如图2-1-2,在试管内装些水,用带玻璃管的胶塞塞住,在玻璃管口处放一个纸做的小叶轮。
加热试管使水沸腾,细心观察,有什么现象?在这个实验中,燃料的化学能转化为内能,传给水,水沸腾变成水蒸气,水轮机驱动叶轮转动。
石蜡的化学能经燃烧转成内能,火焰的内能传给周围空气,这些空气受热体积变大变成上升气流,即转化为机械能,气流与风车相互作用使风车旋转起来。
从能量转化的特点来看,热风车和热机一样,都是化学能经燃烧转变成内能,内能增大的物体做功转变成机械能,所以热风车和热机有类似之处。
结论:内能转化为机械能。
热机:通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。
(二)蒸汽机——最早的热机。
基本原理:把蒸汽的能量作为动力。
燃料的 机械能内能机械能燃烧做功1769年,瓦特吸收前人的成果,改进、完善了蒸汽机。
第二章该变世界的热机第一节热机学习目标1、认识热机的原理就是将燃料的化学能转化成再转化成机械能。
2、了解历史上和现今社会中的几种热机。
3、了解热机在社会发展和技术进步中的作用。
课前准备一、课前复习1.改变内能的方式有和。
2.燃料燃烧过程中把能转化成能。
二、课前预习1.通过燃料燃烧获取能并转化成能2. 是最早的热机。
1769年,改良了蒸汽机。
3.水蒸气也可以推动叶轮转动,那是最早的。
如今广泛使用的汽油机和柴油机都属于机。
在航空航天中已经使用更加高效的和。
它们都是热机。
三、收集信息查询热机的发展史,了解各种热机的工作原理和简单性能。
四、提出问题课堂活动活动1:了解内能的利用1.内能的获取:如图1-1所示,人类获得内能主要是通过燃料燃烧获得的了解人。
图1-1通过燃料的燃烧,将燃料内部的能转化成能。
2.内能的利用:(1)利用内能。
(燃料燃烧将化学能转化为内能,又通过热传递将内能转移给物体)(2)利用内能(燃料燃烧将化学能转化为内能,又通过做功将能转化为能)活动2:认识热机的概念实验演示如图1-2所示的实验,观察现象,分析实验中有哪些能的转化,认识热机。
图1-21. 定义:通过燃料燃烧获取能并转化成能的装置。
2.热机的原理:燃料燃烧获得的能转化为能。
活动3:了解蒸汽机——最早的热机(1)阅读教材21页,了解蒸汽机的发展。
(2)分析教材21页图2-1-5,思考蒸汽机是如何工作的。
活动4:认识其他的热机(1)汽轮机——蒸汽轮机、燃气轮机(2)内燃机——汽油机、柴油机(3)喷气式发动机课堂小结随堂练习1.燃料燃烧过程中把能转化成能,也是我们通常所说的释放出。
2内能的利用:(1)利用内能来;(2)利用内能来。
3.热机的基本工作原理是:燃料的能(燃烧)能(做功)机械能。
4.如图1-9所示,试管内装有水橡皮塞塞住试管口,加热使水沸腾,水沸腾后看到的现象是,在这个过程中能量的转化是。
根据这个道理制成的是。
图1-95.喷气式发动机物有两种,需要用大气中的氧气来助燃的是发动机,这种发动机在上使用;自带燃料和氧化剂的是发动机,它工作时不需要空气,可以在大气层外工作能够用来发射。
教科版第二章改变世界的热机知识点1. 热机的定义和分类热机是指能够将热能转化为机械能的装置。
根据热机工作原理的不同,热机可以分为热力热机和热电热机两大类。
1.1 热力热机热力热机是利用热能使工作物质循环变化,从而产生机械能的装置。
常见的热力热机有蒸汽机、内燃机和喷气发动机等。
1.2 热电热机热电热机利用热能产生温差,通过热电效应将温差转化为电能的装置。
常见的热电热机有热电偶和热电堆等。
2. 卡诺循环卡诺循环是理想热机的工作循环,可以高效地将热能转化为机械能。
卡诺循环由等温过程和等熵过程组成。
2.1 理想热机的特点理想热机具有以下几个特点: - 完全热机热机的温度不变,在等温过程中吸收热量,在等熵过程中放出热量; - 完全热机热机热量对等温过程和等熵过程的热量相同; - 完全热机内部无能量损失,热机效率达到最高。
2.2 卡诺循环的过程和性质卡诺循环包含四个过程:等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩。
在卡诺循环中,等温过程的热量摄取和放出相等,等熵过程不伴随能量交换。
卡诺循环的效率只与工作物质所在的两个温度有关,可以用以下公式计算:η = 1 - T_c / T_h其中,η表示卡诺循环的效率,T_c表示工作物质在低温状态下的温度,T_h表示工作物质在高温状态下的温度。
2.3 卡诺循环的实际应用卡诺循环虽然是理想化的模型,但在实际应用中具有重要意义。
许多热力热机的效率与卡诺循环的效率存在差距,并通过改进工作原理来逼近卡诺循环的效率。
3. 热效应与功热效应是指热力热机吸收或放出的热量与功的关系。
在等温过程中,热机吸收的热量和功相等;在等熵过程中,热机放出的热量和功相等。
3.1 热力热机的效率热力热机的效率定义为输出的功与输入的热量之比。
根据热力热机的工作过程和特点,实际热机的效率通常低于理想热机的效率。
3.2 单位功和热量的换算功和热量的单位都可以用焦耳(J)表示。
常见的单位换算关系有: - 1焦耳等于1牛顿·米; - 1焦耳等于0.239卡路里; - 1焦耳等于9.48×10^-4英尺·磅。
改变世界的热机(基础)责编:冯保国【学习目标】1.知道热机的概念及热机的能量转化,了解热机在人类发展史上的重要意义;2.理解内燃机的基本原理,了解汽油机的工作过程;3.通过分析汽油机的四个冲程,了解活塞发动机的工作过程;4.知道热机的效率,了解提高热机效率的途径;5.了解热机的使用对社会的贡献和给环境带来的影响。
【要点梳理】要点一、热机1.热机:通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。
2.蒸汽机:(1)蒸汽机是最早的热机。
利用蒸汽做功。
(2)瓦特改进、完善了蒸汽机,发明了冷凝器、蒸汽汽缸等部件,设计了通过活塞直线运动带动飞轮圆周运动的连接装置,解决了动力的传输问题,才使蒸汽机成为带动其他机器转动的动力机器。
(3)蒸汽机的原理图,汽缸内活塞的左右移动由滑块阀门来控制。
要点诠释:1.内能的两个用途:(1)加热;(2)做功。
2.形形色色的热机:(1)水蒸气可以驱动叶轮转动,那是最简单的轮机,应用在大型火力发电厂中、大型舰船上。
(2)在机车、汽车、农用机械中,使用汽油机和柴油机等内燃机。
(3)在航空航天中已经使用更高效的喷气发动机和火箭发动机。
要点二、内燃机1.活塞式内燃机:燃料在汽缸内燃烧,产生的燃气直接推动活塞做功。
2.内燃机的工作原理:汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气,用来推动活塞做功。
活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动,从而带动其他机械转动。
3.汽油机的四个冲程:活塞在气缸内往复运动,从气缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程,多数汽油机是由吸气、压缩、燃烧——膨胀做功和排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
4.能量转化:压缩冲程,机械能转化为内能;做功冲程,内能转化为机械能。
要点诠释:1.汽油机的一个工作循环要经历四个冲程,活塞往复运动两次,飞轮转动两周,对外做功一次。
2.汽油机和柴油机的异同点:不同点 相同点项目 汽油机柴油机(1)构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧,都是内燃机。
课题第1节热机执教教学目标1知道利用内能来:加热和做功。
2知道热机中能的转化。
3常识性了解火箭原理。
重点内能利用两种方式。
难点内能做功过程中能的转化。
教具演示铁架台,试管,试管夹,试管塞,水等。
学生主要教学过程学生活动教学过程设计一.复习:(1)什么是内能?如何才能改变物体的内能?(2)叙述能量守恒定律(略)。
二.引入新课由能量守恒定律可以看出,转移、转化是能量运动的普遍形式。
人类在利用能量方面所从事的主要工作正是广泛地寻找其来源,有效地控制其去处,以达到驾驭它,利用它,让它为人类造福的目的。
那么人们是如何利用内能的呢?这一节我们就来讨论这个问题。
三.进行新课1.内能的利用。
(1)加热举例:煮饭、取暖、工厂的热处理、吹制玻璃工艺品等上面的例子有一个共同特点,都是直接利用内能转移来加热物体的,这是利用内能的一种方式不利方面:能源浪费大,污染环境,应提高内能的利用率。
(2)做功演示:书中图3一5所示的实验。
教师:谁来说一下该实验中能量的转化过程?分析过程:燃烧(化学能)――供给水和水蒸汽――水蒸汽对外做功(内能转化成机械能)。
教师:这是利用内能的另一种方式:用来对物体做功2.热机(1)介绍热机的发明(2)把内能转化为机械能的机器称为热机。
3.火箭(1)演示气球,反冲运动。
(2)讲解火箭的升空原理。
(3)介绍三级火箭的好处。
4.分层练习评析。
5.小结。
回答提问举例分析不利的地方观察实验并分析能量的转化阅读《火箭》一节课题第2节内燃机执教教学目标1.常识性了解汽油机的基本构造和工作原理。
2.常识性了解柴油机与汽油机在构造和工作过程中的异同点。
3.常识性了解四冲程内燃机工作过程中的能量转化。
重点内燃机的基本构造和工作原理。
难点内燃机的工作过程。
教具演示内燃机示教模型(带电灯指示),教学挂图。
学生主要教学过程学生活动教学过程设计一.复习二.进行新课内燃机:燃料在气缸内燃烧的热机〉最常见的内燃机,以汽油或柴油为燃料,分别叫做汽油机和柴油机。
第2章改变世界的热机2.1 热机2.1.1 热机的定义把燃料燃烧放出的内能转化为机械能的机器叫热机。
2.1.2 热机的种类热机的种类繁多,主要有蒸汽机,蒸汽轮机、汽油机、柴油机、燃气轮机等。
2.2 内燃机2.2.1 内燃机1.定义:燃料直接在汽缸内燃烧产生动力的热机。
2.分类:内燃机分为汽油机和柴油机两大类,它们分别用汽油和柴油作为燃料。
2.2.2 汽油机的构造及工作原理1.冲程:活塞在气缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫一个冲程。
2.工作循环:四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的,这四个冲程叫一个工作循环。
3.在每个工作循环中,汽缸中的活塞往复两次,曲轴转动两周.在四个冲程中,只有做功冲程燃气对外做功,压缩冲程、吸气冲程、排气冲程是辅助冲程,要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
4.能量转化:压缩冲程:机械能转化为内能;做功冲程:内能转化为机械能。
2.2.3 柴油机的构造由进气门、喷油嘴、排气门、汽缸、活塞、连杆、曲轴组成。
第1页第 2 页2.2.4 汽油机与柴油机的比较汽油机 柴油机 构造火花塞 喷油嘴 燃料汽油 柴油 吸入气体汽油和空气的混合物 空气 点火方式点燃式 压燃式 效率效率低:20%∼30% 效率高:30%∼45% 应用汽车、飞机、摩托车、小型农业机械等 载重汽车、火车、轮船、坦克、拖拉机等2.3 热机效率2.3.1 热机效率的定义及公式1.定义:在热机中,用来做有用功的那部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫热机的效率。
2.公式:总有Q Q =η。
2.3.2 热机能量的损失1.燃料没有完全燃烧,排出的废气温度很高,损失了一部分能量;内燃机汽缸等部件吸收热量,损失了一部分能量;克服内燃机各部件之间的摩擦做功,损失了一部分能量。
2.提高热机效率的方法:使燃料充分燃烧;减少热传递;保证各部件的良好润滑,减少摩擦。
毅帆教育学科培训师辅导讲义实验:如图,在试管中装些水,用有喷嘴的塞子塞住,喷嘴上面固定一个叶轮,再用酒精灯给试管加热。
实验现象记录:水 ,叶轮 。
实验现象分析:燃料燃烧时,化学能转化为内能,传给水,水沸腾变成水蒸气,推动叶轮转动做功,内能转化为机械能。
实验结论通过燃料的燃烧可以获得 能并可以转化为 能,这个装置叫热机。
归纳总结做功→蒸汽机的原理实验:如图是蒸汽机的原理图,实验现象记录:滑块阀门移到右端时,蒸汽从 边进人汽缸,推动活塞向运动,汽缸中的废气从排出。
实验现象分析:煤或燃油作为燃料燃烧时,化学能转化为锅炉的内能,传给水,水沸腾变成水蒸气,通过进气管进入汽缸,推动活塞做功,通过曲轴带动轮子转动,内能转化为机械能。
归纳总结通过燃料燃烧获得能,并转化为活塞的能,推动活塞做功并通过曲轴带动轮子转动。
知识网络——串联整合概念:将能转化为能的装置热燃烧做功机种类:、、、、第二节内燃机内燃机:燃料在气缸内燃烧的热机〉最常见的内燃机,以汽油或柴油为燃料,分别叫做汽油机和柴油机。
1.汽油机用汽油作燃料的内燃机(1)构造(出示模型或挂图。
边指示边讲解)。
进气门,排气门,火花塞,气缸,活塞,连杆,曲轴。
(介绍名称的同时,介绍各部分的功能)冲程:活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。
(2)工作原理。
(边运转模型边讲解,并提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况)内燃机的工作过程以一个循环为一个单元,一个循环又分为四个冲程。
〈吸气冲程〉开始工作前,活塞位于气缸上端,进、排气门军关闭。
工作时,活塞由上向下运动,进气门打开,排气门仍关闭。
由于缸内体积增大,压强减小,空气和汽油的混合气体被吸入气缸。
这是第一个冲程。
〈压缩冲程〉活塞运动到最下端,就开始转为向上运动。
这时进气门、排气门都关闭,混合气体被强行压缩,使气体的温度升高,压强增大。
这是第二个冲程。
〈做功冲程〉压缩结束时虽然温度较高,但未能达到燃料的燃点。
在压缩冲程结束的瞬间,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压气体,高温高压燃气推动活塞向上向下运动,通过连杆带动曲轴转动。
实现了内能向机械能的转化。
这是第三个冲程。
〈排气冲程〉做功冲程结束,活塞继续向下向上运动,进气门关闭,排气门打开,燃烧后的废气被活塞推出缸外。
这是最后一个冲程。
此后,活塞又由上向下运动,从此进入下一轮循环。
在一个工作循环中有四个冲程,活塞往复两次,曲轴转两周,对外做一次功。
(3)能的转化:在做功冲程燃气对活塞做功,内能转化为机械能。
其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成。
2.柴油机:用柴油作燃料的内燃机。
柴油机与汽油机的区别:①柴油机与汽油机的相同点:都是内燃机;一个工作循环都要经历四个冲程。
②柴油机与汽油机的不同点:构造方面:些油机没有火花塞,而在相应位置上安装的是喷油嘴。
吸入的气体不同,点火方式不同第三节热机的效率1.热机是利用燃料来做功的装置。
化学能转化成机械能(做功)。
2.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。
热机效率是热机性能的一个重要指标。
热机的各种损失中,废气占最多,应减小废气的能量损失。
由于损失的原因比较多,所以热机的效率一般都较低。
(参阅课本中的几种热机的效率,内燃机的能流图以及火电站的能流图。
)3.如何提高热机效率的效率?让燃料尽可能充分燃烧,减小内能损失,运动部件润滑良好。
4.内能对环境的影响。
、酸雨),(1)废气污染(CO、SO2(2)噪声污染。
5.保护环境,减小污染措施。
(1)改进燃烧设备,采取集中供热,加装消烟除尘装置。
(2)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)。
(3)充分开发、利用污染小或无污染的能源(如太阳能等)。
课后作业一、选择题(每小题3分,共30分)1、内燃机在做功冲程中,高温气体迅速膨胀而做功,此时气体的温度和内能变经的情况是............................................................................. ................................................ ( )A、温度降低,内能减小B、温度不变,内能不变C、温度升高,内能增大D、温度降低,内能增大2、某四冲程汽油机的转速是1500R/min,那么1min里,该汽油机的冲程数和燃气做功次数分别是………………………………………………………………………..()A、3000个,6000次B、6000个,3000个C、3000个,750次D、750个,3000次3、单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图2-1所示,下列关于这种内燃机一个工作循环中四个冲程的顺序排列正确的是…………………………………………..()A、丙、丁、乙、甲B 、乙、丁、甲、丙C 、乙、甲、丁、丙D 、甲、乙、丙、丁图2-14、柴油机在压缩冲程末,工作物质的……………………………………..( )A 、压强减小温度升高B 、压强增大温度降低C 、压强减小温度降低D 、压强增大温度升高5、单缸四冲程汽油机,完成一个工作循环曲轴转过……………………( )A 、7200B 、1800C 、1500D 、906、如图2-2所示为内燃机的能流图,则内燃机的效率可表示为…..( ) A 、η=E 4321E E E E +++×100%B 、η=E321E E E ++×100%C 、η=E 2E ×100% D 、η=E1E×100% 7、关于热机的效率,下列说法中正确的是………………………….( ) A 、热机做的有用功越多,效率一定越高 B 、热机消耗的燃料越少,效率一定越高C 、热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高。
D 、热机做功越快,效率一定高8、下面几个例子中,属于内能转化为机械能的是……………………( ) A 、点燃爆竹,使爆竹腾空而起 B 、给烧杯加热,使杯内水的温度升高 C 、冬天,人站在阳光下感到暖和 D 、用锤敲石头,石头和锤都要发热 9、单缸四冲程内燃机工作时,依靠飞轮惯性来完成的是 ………….( ) A 、只有吸气和压缩两个冲程。
B 、只有压缩和排气两个冲程 C 、只有排气和吸气两个冲程 D 、有吸气、压缩和排气三个程 10、下列关于减小大气污染的主要措施中不正确的是……………….( ) A 、普及天然气和煤气的使用 B 、淘汰热机图2-2C、采用集中供热D、改进燃烧设备,加装消烟除尘装置二、填空题(每空1分,共 30 分)11、现代热机种类繁多,构造各异,如生活中应用的_______________,_____________。
在航天航空中已经使用更加高效的_______________和_______________。
12、汽油机是利用气缸内燃烧_______________生成高温高压的_______________推动活塞做功的热机;柴油机是利用气缸内燃烧_______________生成高温高压的_______________推动活塞做功的热机。
汽油机和柴油机都属_______________。
13、活塞在往复运动中从气缸的一端运动到另一端叫_______________。
14、内燃机的一个工作循环中,有__________个冲程,活塞往复运动__________次,曲轴转动__________周。
15、热机的效率是热机性能的一个重要指标,效率__________,它的机械性能越好16、__________污染,__________污染,_______________污染,污染是当代社会的四大污染,其中热机造成的污染有__________和__________污染。
17、内燃机的一个工作循环有四个冲程,如图2-3所示表示的其中的__________冲程;它将__________能转化成__________能。
18、完全燃烧1kg某种燃料时放出的热量为 1. 2×107J,则该种燃料的热值为_____________J/kg19、木炭的热值是 3.4×107J/kg, 0.5kg木炭完全燃烧所放出的热量是___________J这些热量能使100kg常温下的水温度升高______。
20、内能的应用有两个重要途径:一是__________,二是__________。
下列内能的利用实例中,属于一的是__________,属于二的是__________①锅炉;②汽车;③家用暖气设备;④火箭;⑤现代用火电站;⑥用高炉炼钢;⑦生火做饭;⑧喷气式飞机。
三、简答题(共16分)21、如图2-4所示,人类登上月球已经成为现实,这是宇航员操纵着用蓄电池的电力驱动的车在月球上行走。
为什么第一个登上月球的车是用电来驱动的,而不是用内燃机来驱动的。
22、如图2-5是锅炉工作时的外景,存在主要问题是什么?图2-3 图2-4图2-523、图2-6是用汽轮发电机发电的火电站的能流图,发电机的效率较高,能量损失的大部分在燃料燃烧后的烟气和蒸汽轮机排出的废蒸汽上,怎样充分利用这部分内能?请设计具体方案。
四探究与计算题(共24分)图2-624、神舟五号————我们的飞天梦2003年10月15日9时,随着火箭发动机的轰鸣,长征二号F运载火箭将我国第一艘载人航天飞船“神舟五号”送入太空,实现了中华民族五千年的飞天梦,(见图2-7所示)资料库——火箭发动机它是喷氯发动机的一种,自带烯料和氧化剂,它工作时不需要空气,可以在大气层外工作。
点火时,燃料和氧化剂在烯烧室混合燃烧,向后喷出强大的气液,同时气体对火箭产生一个向前的反作用力,从而推动火箭前进。
长征二号F火箭的发动机是一种二级火箭发动机。
图2-7小宇利用星期天到青岛会展中心观看了有关“神舟五号”的航天展,他搜集了一些问题,回到班中想要考考你:(1)长征二号F火箭:它的发动机工作时将内能转化为__________能。
它是利用向后喷出气流使自身受力前进的,这是运用了力的作用是__________的道理。
(2)飞船上的太阳能电池翼是为飞船提供能源的装置,它的作用是将太阳能转化为__________能。
(3)飞船的运行过程:飞船沿椭圆轨道围绕地球运行了14圈,轨道上离地面最近点200km,最远点350km。
从远地点到近地点运行过程中,飞船的速度__________,势能__________。
(4)太空生活与工作:若不穿太空服,只带氧气瓶,航天员能否走出舱外?运用你所学的物理知识说出一条理由。
答:__________(填“能”或“不能”);因为舱外__________(5)返回大气层:这时飞船与大气层发生剧烈摩擦,变成一个火球,将__________能转化为__________能,因此给飞船降温十分重要,一种重要的降温方式就是“烧蚀防热”:在飞船表面涂有一层高分子固体材料,让这些材料在发生物态变化时吸收热量,你认为可能发生的物态变化有__________、__________、__________;理由是这此物态变化都是__________过程(6)降落:飞船距离地面15km时,速度达到200m/s,若不打开降落伞,则速度保持不变,飞船落到地面仅仅需要__________秒的时间。