12.4 热机与社会发展 课件 2023-2024学年沪粤版物理九年级上册同步教学

12.4热机与社会发展 1、改变物体内能的两种方式： 、 。 2、做功改变物体内能的实质： 。 3、外界对物体做功，物体的内能 ；物体对外做功，物体的内能会 。 做功 热传递 增加 减小 能的转化过程 复习 从镰刀到联合收割机 从马车到小轿车 从木帆船到远洋巨轮 收割机、小轿车、远洋巨轮都装有发动机，动力都来自发动机。 思考：收割机、小轿车、远洋巨轮，它们的动力来自哪里？ 汽车、轮船的发动机是将燃料燃烧的释放内能转化为机械能的装置，这种装置又被称为热机。 常见的热机： 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 这些热机的共同点是： 燃料的化学能 内能 燃烧 机械能 做功 汽油机 是用汽油为燃料，使汽油在机器内部燃烧， 从而将内能转化为机械能的一种热机。 应用：汽车、飞机、摩托车和小型农业机械上。 汽油机剖面图 火花塞 排气门 废气排出 进气道 气缸 单缸汽油机模型 曲轴 进气门 活塞 活动 研究汽油机的工作原理 连杆 火花塞 气缸 活塞 四缸汽油机模型 部件名称 作用 气缸 活塞 连杆和曲轴 进气门 排气门 火花塞 汽油在气缸的顶部燃烧从而产生高温，高压燃气 在气缸内，高温、高压燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能 连杆跟活塞相连，曲轴通过传动装置（图中未画出）跟工作机相连，将活塞的动力传给工作机 汽油和空气形成的燃料混合气的进口 燃料燃烧后的废气的出口 点火装置，能产生电火花使燃料混合物猛烈燃烧 汽油机工作原理 汽油机工作时，活塞在汽缸内做一次单向运动叫做一个冲程（或行程）。 单缸四冲程汽油机工作过程分吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，完成四个冲程为一个工作循环。 汽油机工作过程 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，将汽油和空气的混合气体吸入气缸 排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出 压缩冲程：进气门排气门都关闭，活塞向上运动，压缩混合气使混合气的温度升高 做功冲程：在压缩冲程末，火花塞产生电火花，混合气体猛烈燃烧，形成高温、高压气体推动活塞向下，对外做功 内燃机工作过程 在四个冲程中，只有做功冲程是将内能转化为机械能，其他三个冲程均为辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作。 热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 蒸汽机的效率很低，只有6％~15％。 内燃机的效率较高，如汽油机的效率为20％~30％，柴油机的效率可达45％。 提高热机的效率，是人类制造热机技术方面孜孜不倦的追求。 热机的效率 柴油机是以柴油为燃料的内燃机。 柴油机的气缸顶部没有火花塞，而是装有喷油嘴，在高温，高压下使柴油混合气被压燃，推动活塞做功。 信息浏览 喷油嘴 气缸 进气门 活塞 连杆 排气门 曲轴 柴油机的构造 柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。 在吸气冲程中吸入的只是空气。 压缩比比汽油机更大，温度更高， 压缩冲程末，喷油嘴喷出雾状柴油遇到热空气燃烧，高温高压燃气推动活塞对外做功。 属于压燃式内燃机。 四冲程柴油机工作过程 柴油机的应用 柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、火车、轮船、拖拉机、坦克等大型机械上。目前，随着技术的进步，柴油机也成为一些家用轿车的动力装置。 四冲程内燃机一个工作循环中，活塞往复两次，完成四个冲程，飞轮、曲轴转动两周，汽缸内的燃油燃烧爆发一次，对外做功一次。 如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 冲程，该冲程将 转化为机械能。若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功 次、飞轮转过 圈。 做功 10 20 内能 汽油机与柴油机的异同点 比较 汽油机 柴油机 构造 燃料 一个工作循环 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 适用范围 载重汽车、火车等 排出废气 汽缸顶部有喷油嘴 汽缸顶部有火花塞 只是空气 汽油 柴油 汽油和空气的混合物 内能转化为机械能 机械能转化为内能 压燃式（机械能转化为内能） 点燃式（内能转化为机械能） 排出废气 小汽车、飞机等 相 同 点 工作循环 能量转化 活塞、曲轴运动 运动 优缺点 都有四个冲程 （1）压缩冲程：机械能转化为内能 （2）做功冲程：内能转化为机械能 汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。但两者都带来了废气和噪声污染。 每一个工作循环，活塞往复两次 曲轴转动两周，对外做功一次 都需要外力 热机与环境 热机的利用带来的环境污