初三物理熱機(jī)

1、1會(huì)計(jì)學(xué)初三物理熱機(jī)初三物理熱機(jī)第1頁/共42頁熱機(jī)第2頁/共42頁1.1.熱機(jī)的種類蒸氣機(jī)蒸氣機(jī)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)汽輪機(jī)汽輪機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)火箭等火箭等第3頁/共42頁內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)：熱機(jī)熱機(jī)：把燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)：把燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置械能的裝置。燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力生動(dòng)力 的熱機(jī)的熱機(jī)。常見的內(nèi)燃機(jī)常見的內(nèi)燃機(jī)： 汽油機(jī)汽油機(jī) 柴油機(jī)柴油機(jī)第4頁/共42頁(2)(2)柴油機(jī)柴油機(jī)構(gòu)造構(gòu)造工作原理工作原理汽油機(jī)完整工作過程汽油機(jī)完整工作過程構(gòu)造構(gòu)造工作原理工作原理第5頁/共42頁火花塞火花塞氣缸氣缸進(jìn)氣門進(jìn)氣門活塞活塞連桿

2、連桿排氣門排氣門曲軸曲軸第6頁/共42頁吸氣吸氣壓縮壓縮做功做功排氣排氣第7頁/共42頁吸氣沖程吸氣沖程壓縮沖程壓縮沖程做功沖程做功沖程排氣沖程排氣沖程第8頁/共42頁汽油和空氣汽油和空氣 進(jìn)氣門打開，排進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉?；钊缮蠚忾T關(guān)閉?；钊缮隙讼蛳露诉\(yùn)動(dòng)，端向下端運(yùn)動(dòng)，汽油汽油和空氣組成的燃料混和空氣組成的燃料混合物合物從進(jìn)氣門吸入氣從進(jìn)氣門吸入氣缸。缸。第9頁/共42頁 進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮，壓強(qiáng)增大混合物被壓縮，壓強(qiáng)增大，溫度升高。，溫度升高。機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。第10頁/共42頁 在壓縮沖

3、程末尾，在壓縮沖程末尾，火花塞產(chǎn)生電火花，使火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過連塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。第11頁/共42頁燃燒后的廢氣 進(jìn)氣門關(guān)閉，排進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸。缸。第12頁/共42頁噴油嘴噴油嘴進(jìn)氣門進(jìn)氣門活塞活塞連桿連桿排氣門排氣門氣缸氣缸曲軸曲軸第13頁/共42頁吸氣沖程吸氣沖程 壓縮沖程壓縮沖程 做功沖程做功沖程 排氣沖程排氣沖程第14頁/共42頁空氣 進(jìn)氣門打開

4、，排進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉?；钊缮蠚忾T關(guān)閉?；钊缮隙讼蛳露诉\(yùn)動(dòng)，將空端向下端運(yùn)動(dòng)，將空氣吸進(jìn)氣缸。氣吸進(jìn)氣缸。第15頁/共42頁 進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞把空氣壓縮得塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞把空氣壓縮得很小，空氣的壓強(qiáng)更大，溫度更很小，空氣的壓強(qiáng)更大，溫度更高。在壓縮沖程末，缸內(nèi)空氣溫高。在壓縮沖程末，缸內(nèi)空氣溫度已超過柴油的著火點(diǎn)。度已超過柴油的著火點(diǎn)。 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。第16頁/共42頁 在壓縮沖程末，從噴油嘴噴在壓縮沖程末，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?xì)?，烈燃燒，產(chǎn)生高溫

5、高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過連桿推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。第17頁/共42頁燃燒后的廢氣 進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸。，把廢氣排出氣缸。第18頁/共42頁第19頁/共42頁第20頁/共42頁(1)(1)汽油機(jī)的應(yīng)用汽油機(jī)的應(yīng)用(2)(2)柴油機(jī)的應(yīng)用柴油機(jī)的應(yīng)用 柴油比較便宜，但柴油機(jī)比較笨重，主柴油比較便宜，但柴油機(jī)比較笨重，主要用在載重汽車、拖拉機(jī)、坦克上面。要用在載重汽車、拖拉機(jī)、坦克上面。第21頁/共42頁 汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作過程有什汽油機(jī)和柴油機(jī)

6、的工作過程有什么相同點(diǎn)，有什么不同點(diǎn)？么相同點(diǎn)，有什么不同點(diǎn)？第22頁/共42頁1基本構(gòu)造和主要部件的作用相似?；緲?gòu)造和主要部件的作用相似。2 每個(gè)工件循環(huán)都經(jīng)歷四個(gè)沖程：吸氣沖每個(gè)工件循環(huán)都經(jīng)歷四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。3 四個(gè)沖程中，只有做功沖程對外做功，四個(gè)沖程中，只有做功沖程對外做功，其余三個(gè)沖程靠飛輪慣性完成。其余三個(gè)沖程靠飛輪慣性完成。4 一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，飛輪一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，做功一次。轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，做功一次。相同點(diǎn)相同點(diǎn)第23頁/共42頁不同點(diǎn)不同點(diǎn)1構(gòu)造不同：汽油機(jī)氣缸頂有火花塞，而

7、構(gòu)造不同：汽油機(jī)氣缸頂有火花塞，而柴油機(jī)氣缸頂部有噴油嘴。柴油機(jī)氣缸頂部有噴油嘴。2 燃料不同：汽油機(jī)的燃料是汽油，而柴燃料不同：汽油機(jī)的燃料是汽油，而柴油機(jī)的燃料是柴油。油機(jī)的燃料是柴油。3 吸氣不同：汽油機(jī)吸進(jìn)汽油和空氣的混吸氣不同：汽油機(jī)吸進(jìn)汽油和空氣的混合氣體，柴油機(jī)只吸進(jìn)空氣。合氣體，柴油機(jī)只吸進(jìn)空氣。4 點(diǎn)火不同：汽油機(jī)屬點(diǎn)燃式點(diǎn)火，柴油點(diǎn)火不同：汽油機(jī)屬點(diǎn)燃式點(diǎn)火，柴油機(jī)屬壓燃式點(diǎn)火。機(jī)屬壓燃式點(diǎn)火。第24頁/共42頁二、燃料及其熱值二、燃料及其熱值 燃料的燃燒是一種化學(xué)反應(yīng)，燃燒燃料的燃燒是一種化學(xué)反應(yīng)，燃燒過程中，儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能被釋過程中，儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能被釋放，轉(zhuǎn)

8、變?yōu)閮?nèi)能。相同質(zhì)量的不同燃放，轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能。相同質(zhì)量的不同燃料燃燒放出的熱量是不同的。料燃燒放出的熱量是不同的。熱值熱值：指單位質(zhì)量的某種物質(zhì)完全燃：指單位質(zhì)量的某種物質(zhì)完全燃 燒所放出的熱量。其符號是燒所放出的熱量。其符號是q。熱值單位：熱值單位：J/kg, (J/m3)第25頁/共42頁熱值單位：熱值單位：J/kg, (J/m3)P139一些燃料的熱值一些燃料的熱值。木炭的熱值木炭的熱值: 3.4107J/kg物理意義物理意義:1千克木炭完全燃燒時(shí)放出千克木炭完全燃燒時(shí)放出的熱量是的熱量是3.4107J煤氣的熱值煤氣的熱值: 3.9107J/m3物理意義物理意義:1立方米煤氣完全燃燒時(shí)放立方

9、米煤氣完全燃燒時(shí)放出的熱量是出的熱量是3.9107J第26頁/共42頁計(jì)算熱量公式：計(jì)算熱量公式：Q放放=mq (即質(zhì)量乘以熱值即質(zhì)量乘以熱值)燃料燃燒釋放的能量用來開動(dòng)熱機(jī)，燃料燃燒釋放的能量用來開動(dòng)熱機(jī)，這些能量不會(huì)全部用來做有用功。這些能量不會(huì)全部用來做有用功。第27頁/共42頁例題：把例題：把5kg40的水燒開，需要完全燃燒的水燒開，需要完全燃燒多少多少kg的干木柴？（已知干木柴的熱值為的干木柴？（已知干木柴的熱值為1.2107J/kg，外界為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，并且燃，外界為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，并且燃料完全燃燒放出的熱量全部被水吸收）料完全燃燒放出的熱量全部被水吸收）解解：Q吸吸=cm（t-t0）

10、=4200J/(kg0C)5kg600C =1.26 106J；Q放放Q吸吸m1=Q放放/q= 1.2106J/(1.2107J/kg)=0.1kg第28頁/共42頁廢氣帶廢氣帶走走機(jī)件發(fā)機(jī)件發(fā)熱散失熱散失機(jī)件摩機(jī)件摩擦損失擦損失燃料燃燒燃料燃燒產(chǎn)生能量產(chǎn)生能量在熱機(jī)的在熱機(jī)的各種能量各種能量的損失中的損失中, ,廢氣帶走廢氣帶走的能量最的能量最多多. .設(shè)法利用熱機(jī)廢氣的設(shè)法利用熱機(jī)廢氣的能量，是提高燃料利能量，是提高燃料利用率的重要措施。用率的重要措施。做有做有用功用功燃燒燃燒不完不完全全第29頁/共42頁熱機(jī)效率：用來做有用功的那部分能熱機(jī)效率：用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出

11、的能量之比。量與燃料完全燃燒放出的能量之比。蒸氣機(jī)效率最低：蒸氣機(jī)效率最低：6%15%；汽油機(jī)效率：汽油機(jī)效率：20%30%；柴油機(jī)效率：柴油機(jī)效率：30%45%。第30頁/共42頁5 5、熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率：熱機(jī)所做的做有用功那熱機(jī)所做的做有用功那和燃料完全燃燒放出的熱量之比。叫熱機(jī)和燃料完全燃燒放出的熱量之比。叫熱機(jī)的效率。的效率。燃料的不完全燃燒、氣缸部件吸熱后燃料的不完全燃燒、氣缸部件吸熱后的熱量散失、廢氣帶走的熱量和克服摩擦的熱量散失、廢氣帶走的熱量和克服摩擦做功而消耗的能量，都是引起能量損失的做功而消耗的能量，都是引起能量損失的原因。因此，提高熱機(jī)效率，可提高

12、燃料原因。因此，提高熱機(jī)效率，可提高燃料的利用率。的利用率。 第31頁/共42頁提高熱機(jī)效率的途徑和方法：提高熱機(jī)效率的途徑和方法：（l l）盡可能減少各種熱損失，保證盡可能減少各種熱損失，保證良好的潤滑，減少因克服摩擦所消耗的能良好的潤滑，減少因克服摩擦所消耗的能量；量；(2)(2)充分利用廢氣的能量，提高燃料充分利用廢氣的能量，提高燃料的利用率，如利用熱電站廢氣來供熱。這的利用率，如利用熱電站廢氣來供熱。這種既供電又供熱的熱電站，比起一般火電種既供電又供熱的熱電站，比起一般火電站來，燃料的利用率大大提高。站來，燃料的利用率大大提高。 第32頁/共42頁第33頁/共42頁1.四沖程汽油機(jī)的工

13、作過程由四沖程汽油機(jī)的工作過程由( ).( ).( ).( )四個(gè)沖程組成的四個(gè)沖程組成的.2.四沖程汽油機(jī)四沖程汽油機(jī),由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是( )沖程沖程,做功沖程是做功沖程是( )能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為( )能能. 3.汽油機(jī)吸入汽缸的是汽油機(jī)吸入汽缸的是( ),點(diǎn)火方式是點(diǎn)火方式是( ).柴油機(jī)吸入汽缸的是柴油機(jī)吸入汽缸的是( ),點(diǎn)火方式是點(diǎn)火方式是( ). 4.某四沖程汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是某四沖程汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是3600R/min,則它每秒鐘對外做功則它每秒鐘對外做功( )次次. 課堂練習(xí)課堂練習(xí): :第34頁/共42頁 5、壓縮沖程混合氣體內(nèi)能增大的原因是什么？、

14、壓縮沖程混合氣體內(nèi)能增大的原因是什么？ 6、做功沖程中，氣體的內(nèi)能如何轉(zhuǎn)化？為什么被稱為做功沖程？、做功沖程中，氣體的內(nèi)能如何轉(zhuǎn)化？為什么被稱為做功沖程？ 7、在吸氣沖程、壓縮沖程、排氣沖程活塞為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)？、在吸氣沖程、壓縮沖程、排氣沖程活塞為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)？ 8、排氣后，下一個(gè)工作過程是什么沖程？、排氣后，下一個(gè)工作過程是什么沖程？ 9、當(dāng)燃油還沒有燃燒做功的時(shí)候，活塞是怎樣動(dòng)起來的？、當(dāng)燃油還沒有燃燒做功的時(shí)候，活塞是怎樣動(dòng)起來的？ 答：混合氣體爆發(fā)性燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能；燃燒產(chǎn)生的高答：混合氣體爆發(fā)性燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能；燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體迅速膨脹，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能溫

15、高壓氣體迅速膨脹，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。答：活塞壓縮混合氣體做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌蠚怏w的內(nèi)能答：活塞壓縮混合氣體做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌蠚怏w的內(nèi)能。 答：在做功沖程，飛輪獲得足夠的動(dòng)能而高速轉(zhuǎn)動(dòng)，在吸氣、答：在做功沖程，飛輪獲得足夠的動(dòng)能而高速轉(zhuǎn)動(dòng)，在吸氣、壓縮、排氣三個(gè)沖程中，活塞的運(yùn)動(dòng)都是靠飛輪的慣性來完成的。壓縮、排氣三個(gè)沖程中，活塞的運(yùn)動(dòng)都是靠飛輪的慣性來完成的。答：吸氣沖程答：吸氣沖程 答：通常是先接通了啟動(dòng)機(jī)答：通常是先接通了啟動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī))，用啟動(dòng)機(jī)帶動(dòng)活塞動(dòng)起，用啟動(dòng)機(jī)帶動(dòng)活塞動(dòng)起來。也可用手柄，來。也可用手柄，人工搖動(dòng)手柄帶動(dòng)活塞起動(dòng)。手柄帶動(dòng)活塞起動(dòng)。課堂練習(xí):第35頁/共42頁第36頁/共42頁第37頁/共42頁內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)：熱機(jī)熱機(jī)：把燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)：把燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置械能的裝置。燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力生動(dòng)力 的熱機(jī)的熱機(jī)。常見的內(nèi)燃機(jī)常見的內(nèi)燃機(jī)： 汽油機(jī)汽油機(jī) 柴油機(jī)柴油機(jī)第38頁/共42頁第39頁/共42頁第40頁/共42頁 汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作過程有什汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作過程有什么相同點(diǎn)，有什么不同點(diǎn)？么相同點(diǎn)，有什么不同點(diǎn)？