专题04 热机 火箭 燃料的利用和环境保护（精讲）-九年级物理全册同步精品课堂（北师大版）

专题04 热机 火箭 燃料的利用和环境保护精讲 （原卷版） 知识网络 重难点突破 知识点一、热机 将燃料燃烧产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。 1.汽油机 （1）汽油机的构造：气缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞。 （2）汽油机的工作过程：吸气、压缩、做功、排气。 1 吸气冲程。进气门打开，排气门关闭，活塞由气缸最上端向下运动，汽油和空气的混合物从进气门被吸入气缸。当活塞运动到最下端时，进气门关闭。 2 压缩冲程。进气门和排气门都关闭，活塞由气缸的最下端向上运动，燃料混合物被压缩，气缸内温度升高，气压增大。 3 做功冲程。在压缩冲程结束后，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物。燃料混合物剧烈燃烧，产生高温、高压燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆驱使曲轴转动。 4 排气冲程。进气门关闭，排气门打开，活塞从气缸最下端向上运动，把废弃排出气缸，为下一个循环做好准备。 2．柴油机 （1）柴油机的构造：气缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、喷油嘴。 （2）柴油机的工作过程：吸气、压缩、做功、排气。 1 吸气冲程。进气门打开，排气门关闭，活塞由气缸最上端向下运动，空气从进气门被吸入气缸。当活塞运动到最下端时，进气门关闭。 2 压缩冲程。进气门和排气门都关闭，活塞由气缸的最下端向上运动，燃料混合物被压缩，气缸内温度升高，其温度超过柴油的燃点。 3 做功冲程。在压缩冲程结束后，由喷油嘴向气缸内喷射雾状的柴油，这些柴油在气缸内高温的空气中剧烈燃烧，产生高温、高压燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆驱使曲轴转动。 4 排气冲程。进气门关闭，排气门打开，活塞从气缸最下端向上运动，把废弃排出气缸，为下一个循环做好准备。 注意： （1）汽油机和柴油机的工作原理：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。 （2）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。 （3）在一个工作循环中，汽缸内的活塞往复两次，曲轴转动两周。 （4）四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮惯性完成的。 （5）一个工作循环有两次能量转化，在压缩过程中，机械能转化为内能，在做功过程中，内能转化为机械能。 （6）2r=1个工作循环=4个冲程=对外做1次功 典例1．（2020·广西防城港·月考）现代汽车的发动机一般都是四冲程内燃机，其四个冲程如图所示，其中做功冲程是 A．B．C．D． 典例2．（2020·乾安县实验中学月考）关于热机，下列说法正确的是 A．吸气冲程中，汽油机和柴油机吸入的都是空气 B．做功冲程是把机械能转化为内能 C．柴油机有喷油嘴而没有火花塞 D．做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的 典例3．（2019·南阳市第三中学月考）一个四冲程热机的飞轮转速为2400r/min，它1s完成了（　　） A．60个冲程，做了30次功 B．120个冲程，做了60次功 C．40个冲程，做了20次功 D．80个冲程，做了20次功 知识点二、热值 某种燃料完全燃烧时化学能转化为内能的量（放出的热量）与其质量的比叫作这种燃料的热值。单位是：J/㎏。 注意： （1）燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关： 　　①燃料的种类； 　　②燃料的质量； 　　③燃料是否充分燃烧。 （2）燃料完全燃烧放出热量的计算公式：，其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。 典例4．（2020·天津南开翔宇学校月考）酒精的热值为 3×107J/kg、比热容为 2.4×103J/（kg·℃），以下说法正确的是 （　　） A．质量越大，酒精的热值越大 B．质量越大，酒精的比热容越大 C．完全燃烧 1 kg 酒精可放出 3×107 J 的热量 D．1 kg 酒精温度升高 1 ℃需要放出 2.4×103 J 的热量 典例5．（2020·安徽瑶海·合肥38中月考）在一个标准大气压下，在不计热量损失的情况下，完全燃烧热值为1.26107J/kg的干木柴1kg，能使40kg、30的水温度升高到 A．105 B．100 C．90 D．无法确定 知识点三、热机的效率 热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。 注意： （1）热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。 （2）提高热机效率的途径： 　　①在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。 　　②在使用上，要正确使用，注意保养。例如加润滑剂以保证良好的润滑，减小摩擦；运动零件之间的间隙要调整得当，减小摩擦和防止漏气。 　　③充分利用废气带走的能量。例如热电站就是利用废气来供热的，这种既供电又供热的热电站，比一般的火电站，燃料的利用率将大大提高。