14.1 热机-2020-2021学年九年级全一册物理教材解读（人教版）

第十四章　内能的利用 14.1 热机 一、热机 1.实验探究:内能可以做功 (1)过程:用酒精灯加热至水沸腾. (2)现象:橡胶塞被冲出来，试管口出现“白雾” (3)现象分析:酒精燃烧，将化学能转化为水和水蒸气的内能，水蒸气对橡胶塞做功，又将内能转化为机械能，水蒸气的内能减少，温度降低，水蒸气液化成小水滴，因而在试管口出现“白雾”。 (4)结论:利用内能可以做功 2.热机 (1)定义:利用内能做功(将内能转化为机械能)的机械称为热机 (2)种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等 (3)热机工作时的能量转化燃料的化学能内能做功机械能 3.内燃机 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机.内燃机分为汽油机和柴油机两大类。 2、 汽油机 1.工作原理 利用汽油在汽缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。 2.构造 如图所示。 3.工作过程 (1)冲程:汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。 (2)汽油机的一个工作循环由四个程组成，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。其工作过程如下表： 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 图示 进气门 打开 关闭 关闭 关闭 排气门 关闭 关闭 关闭 打开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩汽油和空气的混合物，其内能增加，温度升高 在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生的高温高压气体，推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做个 把废气排出气缸 能量转化情况 无 机械能转化为内能 内能转化为机械能 无 (3)在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，燃气对外做功一次，在压缩冲程中，机械能转化为内能，在做功冲程中，内能转化为机械能。 (4)在这个四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程．只有做功冲程是燃气对外做功。 三、柴油机 1.工作原理 利用柴油在汽缸内燃烧所产生的高温高压的燃气来推动活塞做功。 2.构造 柴油机的构造和汽油机的构造大致相同，所不同的是柴油机的顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。 3.工作过程 柴油机的一个工作循环，也是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程四个冲程组成的，每完成一个工作循环，曲轴和飞轮转两周，活塞往复运动两次，对外做功一次.除做功冲程外的其他三个冲程，也都是靠飞轮的惯性来完成的。 4.柴油机和汽油机的异同点 比较 汽油机 柴油机 不 同 点 燃料 汽油 柴油 构造 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴 吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 只吸入空气 压缩冲程 压缩程度较小 (机械能转化为内能) 压缩程度较大 (机械能转化为内能) 点火方式 火花塞产生电火花 点燃燃料(点燃式) 喷出的雾状柴油遇到高温 高压的空气燃烧(压燃式) 主要特点 轻巧、效率低 笨重、效率高 应用 小汽车、飞机、 摩托车等 载重汽车、拖拉机、火车、 轮船、坦克等 相同点 (1)都是燃料在汽缸内燃烧 (2)都是将内能转化为机械能的机器 (3)都是由吸气、压缩、做功排气四个冲程构成一个工作循环,曲轴和飞轮均转两周,对外做功一次 (4)启动时都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来 1.汽油机的工作过程 例1（2020秋•简阳市 月考）如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．图中冲程是靠飞轮的惯性进行的 B．图中冲程能为机械提供动力 C．图中冲程存在化学能转化为内能的过程 D．图中冲程存在机械能转化为内能的过程 解：A、图中两个气阀都关闭，火花塞点火，活塞下运动，是做功冲程，只有做功冲程做功，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的，故A错误； B、图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，不能提供动力，故B错误； C、图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，而在做功冲程存在化学能转化为内能的过程，故C错误； D、图中两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是机械能转化为内能，故D正确。 故选：D。 2汽油机与柴油机的异同 例2（2020秋•兰州期中）下列关于汽油机和柴油机的说法正确的是（　　） A．在做功冲程中，都是把内能转化为机械能 B．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入汽缸的是空气 C．柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式 D．构造上，汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞 解： A、在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能，故A