14.1热机 -2023-2024学年人教版物理九年级上学期

第一节 热机 如图14.1-1，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，观察现象。 讨论这个过程中不同形式的能量之间转化的情况。 演示 在这个实验中，燃料燃烧时产生的热量传给水和水蒸气;塞子受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的动能。 燃料燃烧释放的化学能 空气的内能 气体受热膨胀对外做功 机械动能 人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械--热机(heatengine)。 热机种类： 蒸汽机 内燃机 燃气轮机 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。内燃机是现代社会中最常见的一种热机。汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械就是内燃机。 内燃机分为汽油机和柴油机两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。 汽油机 活塞上下运动 曲轴转动 汽车运动 下半部分 上半部分 开进气门 进入空气和汽油 火花塞点燃汽油 气体膨胀 甲 吸气冲程:进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进人汽缸。 乙 压缩冲程:进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被乐缩。 丙 做功冲程:在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。 丁 排气冲程:进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。 柴油机 柴油机的构造和汽油机相似，但是柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，因此柴油机汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。 柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功排气四个冲程。在吸气冲程里吸进汽缸的只有空气。在压缩冲程中，活塞把空气的体积压缩得非常小，使得空气的温度很高。在压缩冲程结束时，汽缸内空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来。在做功冲程中，燃烧放出的热使得气体的压强和温度急剧升高，从而推动活塞对外做功。 由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，因此在做功冲程中气体的压强也大于汽油机，因而可以输出更大的功率。 由于柴油机工作的过程中压强较大，要求各有关零件具有较高的结构强度，因此柴油机比较笨重，主要应用在载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船上，有的地方还用它带动发电机发电。随着近年来柴油机技术的发展，其体积、噪声和污染等方面的缺点都逐步得到了改善，越来越多的汽车也开始使用柴油发动机了。 ·课本P21课后习题 1.除了飞机、汽车、摩托车之外，你还知道哪些地方用到了热机?你列举的这些热机中哪些是内燃机? 生活中的热机有：拖拉机、火箭、轮船、火车等；其中拖拉机和火车属于内燃机。 1、相同点：柴油机和汽油机都属于内燃机。燃油在气缸内燃烧对活塞做功，通过连杆传递到曲轴，带动汽车，发电机，水泵，螺旋桨等工作。 2、不同点：柴油机通过压缩产生的高温直接点燃燃料，而汽油机需要火花塞来点燃燃料。柴油机一般功率都比较大，适用于大功率船舶，机械等，而汽油机相对功率比较小。柴油机比较笨重，而汽油机相比比较轻便。 2.柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点? 1、相同点：柴油机和汽油机都属于内燃机。燃油在气缸内燃烧对活塞做功，通过连杆传递到曲轴，带动汽车，发电机，水泵，螺旋桨等工作。 2、不同点：柴油机通过压缩产生的高温直接点燃燃料，而汽油机需要火花塞来点燃燃料。柴油机一般功率都比较大，适用于大功率船舶，机械等，而汽油机相对功率比较小。柴油机比较笨重，而汽油机相比比较轻便。 3.在图14.1-6中，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图己、丙、丁中，分别画出压缩、做功、排气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。 压缩冲程，两个气门都关闭，活塞向上运动；做功冲程，两个气门都关闭，活塞向下运动；排气冲程，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动。 甲 吸气 乙 压缩 丙 做功 丁 排气 4.从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中 (1)哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程? (2)哪个冲程存在着内能转化为机械能的过程? (3)哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程? 1、做功冲程中存在着化学能转化为内能过程（燃料燃烧） 2、做功冲程存在着内能转化为机械能（推动活塞对外做功） 3、压缩冲程具有明显的机械能转化为内能 下课啦 $$