2023學年完整公開課版熱機

回顧復習加熱裝有水的試管，會看到什么現(xiàn)象？有幾種形式的能？怎樣轉化？用酒精燈加熱時，燃料的化學能轉化為熱能釋放出來，一部分熱被水吸收而使水的溫度升高，內能增加，水汽化產生大量的水蒸氣，管內氣壓增大對試管塞做功，試管塞機械能增加而沖出去，水蒸氣內能減小，溫度降低，管口水蒸氣液化，出現(xiàn)大量白霧。這個過程中，燃料的化學能轉化為水的內能；水蒸氣的內能轉化為塞子的機械能。思考與討論：比較下列兩個裝置，想一想有哪些相似之處？1、加熱產生高溫高壓的水蒸氣；2、高溫高壓的水蒸氣對外做功，獲得機械能。3、獲得的機械能都是由內能轉化而來。4、……蒸汽機、內燃機、燃氣輪機、噴氣發(fā)動機。熱機1、什么是熱機是將燃料的化學能轉化成內能再轉化成機械能的機器。2、熱機類型3、熱機作用為現(xiàn)代交通運輸工具提供動力。熱機的應用和發(fā)展推動了社會的快速發(fā)展，使人類步入工業(yè)化時代。特點：通過做功把內能轉化為機械能熱機的種類蒸汽機車汽車發(fā)動機（內燃機）汽輪機火箭發(fā)動機噴氣發(fā)動機4、內燃機——汽油機構造內燃機就是燃料在機器氣缸內燃燒的熱機。以汽油為燃料的內燃機叫做汽油機。內燃機剖面圖奧迪R8的發(fā)動機4只汽缸8只汽缸以柴油為燃料的內燃機叫做柴油機。5、汽油機工作原理汽油在汽油機的汽缸內燃燒，生成高溫高壓的燃氣。推動活塞做功，把內能轉化為機械能?；钊谄變韧鶑瓦\動，用連桿帶動曲軸轉動。一個沖程：活塞從汽缸的一端運動到汽缸的另一端的過程。汽油機主要結構包括：氣缸、活塞、連桿和曲軸、進氣門、排氣門、火花塞等。由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程循環(huán)往復。（1）吸氣沖程進氣門打開，排氣門關閉，活塞從上向下運動，汽油和空氣的混合物吸入汽缸，這就是吸氣沖程。（2）壓縮沖程汽油和空氣進氣門和排氣門都關閉，活塞從下向上運動，壓縮已吸入的燃料混合物，這就是壓縮沖程。能量轉化：（活塞的）機械能→（氣缸內氣體的）內能（3）做功沖程在壓縮沖程末，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓燃氣。推動活塞向下運動，通過連桿帶動曲軸轉動，對外做功，這就是做功沖程。（4）排氣沖程進氣門關閉，排氣門打開，活塞從下向上運動，把廢氣排出汽缸。這就是排氣沖程。燃燒后的廢氣能量轉化：（燃料的）化學能→（氣缸內氣體的）內能→（活塞的）機械能思考與討論:汽油機完成一個工作循環(huán)過程中：1、曲軸和飛輪轉動幾周？活塞往復幾次？2、完成幾個沖程？3、對外做功幾次？那個沖程對外做功？其他三個沖程怎么完成？4、汽油機的優(yōu)點有哪些？往復兩次轉動兩周四個沖程做功一次做功沖程做功靠飛輪慣性來完成

汽油機機身輕巧，提升功率快，轉速快，常用在小汽車、飛機及小型農機上。閱讀：柴油機

柴油機的構造原理、工作過程與汽油機相似，主要的不同在于柴油機的壓縮比要比汽油機大，即把吸入的空氣壓縮到1/12～1/20（汽油機為1/6～1/9）。這時壓強達到35～45大氣壓，溫度可升高到700～1500℃。所以柴油機沒有點火裝置，在壓縮沖程末，由噴油嘴噴入霧狀柴油立即點燃。柴油機可以做得比汽油機功率大、效率高。但柴油機比較笨重，震動大，轉速較慢。常用在坦克、機車、拖拉機、載重汽車和海輪上。在汽油機的工作過程中，哪個沖程使汽車獲得動力？在哪個沖程中汽車排出了尾氣？做功沖程使汽車獲得動力。排氣沖程排出了尾氣。排出的尾氣含有哪些廢氣？廢氣中含有CO2、H2O等氣體。還有CO、NO2、NO、SO2及未燃燒的碳氫化合物等有毒的物質。請你說說熱機有哪些利弊？熱機的廣泛使用，極大改變了人類的生活和工作方式。但是，熱機使用過程都要排出廢氣，嚴重污染了空氣，影響著人類和動植物的生存。6、熱機的效率熱機工作時，用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，就是熱機的效率。汽油機的效率一般為20%~30%，柴油機的效率可達45%。汽車的能耗從圖中可見，1千克汽油在汽缸內完全燃燒時放出的能量，大約只有25%用于做功，而其余的75%能量則是損耗掉了。損耗掉的能量包括排氣管排出的廢氣帶走的內能和傳給散熱器散失的內能。而用于做功的25%的能量中，大約有30%用于發(fā)動機的水箱循環(huán)和空調工作，大約有17%消耗在傳動裝置上，只有53%用于驅動車輪推動汽車前進。汽車前進時，需要克服地面阻力和空氣阻力，空氣阻力隨著汽車速度的提高而增加。綜合考慮上述各種因素，整輛汽車的總效率約為13%。2014年年底，我國機動車保有量達2.64億輛，其中汽車1.54億輛，年需要燃油超過2.3億噸。汽車燃油消耗約占燃油總消耗的55%。汽車在給人們的出行帶來便利的同時，也帶來了能源消耗、尾氣污染的大幅度增加。噴氣發(fā)動機噴氣發(fā)動機也是一種內燃機，燃料在燃燒室中燃燒，燃氣向后高速噴出，從而獲得向前的動力。噴氣發(fā)動機有空氣噴氣發(fā)動機和火箭噴氣發(fā)動機兩種?？諝鈬姎獍l(fā)動機工作時，需要利用大氣中的氧氣來助燃，這種發(fā)動機常使用在飛機上。火箭噴氣發(fā)動機自帶燃料和氧化劑，它工作時不需要外界的空氣，既可以在大氣層外的宇宙空間工作，還可以在水下工作?；鸺龂姎獍l(fā)動機常用來發(fā)射人造衛(wèi)星和宇宙飛船?；鸺龂姎獍l(fā)動機的主要部分是燃燒室和噴口，燃料和氧化劑混合后在燃燒室中燃燒，燃氣以極高的速度從發(fā)動機底部的噴口向后噴出，從而產生極大的向前推力?；鸺龂姎獍l(fā)動機按使用的燃料不同，分為固體燃料火箭噴氣發(fā)動機和液體燃料火箭噴氣發(fā)動機。在廣大科技工作者的努力下，我國的航空、航天技術得到了飛速發(fā)展，火箭及衛(wèi)星技術已達到世界先進水平。1、汽油的熱值是4.6×107焦/千克，它表示________1千克汽油，將有________焦的______能轉化為____能。完全燃燒4.6×107化學能內能2、太陽能熱水器內盛有100千克、溫度為20℃的水時，受陽光的照射水溫升高到60℃，則這些水吸收了多少熱量？3、汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)里裝有20千克20℃的水，若發(fā)