内容正文:
人教版 物理(初中)
九年级全一册
14.2 热机
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复习导入
燃料燃烧时化学能转化为内能,传给水和水蒸气;水蒸气把塞子冲出去,内能转化为塞子的动能。
瓦特的蒸汽机
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利用内能做功的机器有很多,例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
蒸汽机车
蒸汽机车
喷气发动机
火箭发动机
火电站的汽轮机
1.热机的类型
课堂新授
一、热机
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热蒸汽为我们提供了强大的推力,把人们从繁重的体力劳作中解放出来。
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(1)内燃机:内燃机就是燃料在机器气缸内燃烧的热机。
活塞
汽缸
连接飞轮的杆
曲轴
内燃机剖面图
汽车是我们最熟悉的交通工具之一。在汽车上用的动力装置绝大多数属于内燃机。
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内燃机分为汽油机和柴油机两大类
使用汽油作为燃料的叫汽油机。
使用柴油作为燃料的叫柴油机。
(2)内燃机的分类
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(3)汽油机的工作过程
①汽油在汽油机的汽缸内燃烧,生成高温高压的燃气,推动活塞做功,把内能转化为机械能
②活塞在汽缸内往复运动,通过连杆带动曲轴转动。
④大多数的汽油机都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的循环往复来保证机器正常工作。
③活塞从汽缸的一端运动到汽缸的另一端的过程,叫做一个冲程。
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2.工作过程
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吸气冲程:
排气门
进气门
甲 吸气
进气门打开,排气门关闭,活塞从上向下运动,汽油和空气的混合物吸入汽缸。
①吸气冲程
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进气门和排气门都关闭,活塞从下向上运动,压缩已吸入的燃料混合物。
乙 压缩
②压缩冲程
压缩冲程:
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在压缩冲程末,火花塞产生电火花,点燃压缩后的燃料,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的燃气。
火花塞点火
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高温高压的燃气推动活塞向下运动,通过连杆带动曲轴转动,对外做功,实现把内能转化为机械能
③做功冲程
做功冲程:
丙 做功
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进气门关闭,排气门打开,活塞从下向上运动,把废气排出汽缸
④排气冲程
排气冲程:
丁 排气
四个冲程,一次循环,曲轴两圈,一次做功。
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电动机
飞轮
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(4)柴油机
喷油嘴
汽油机气缸顶有火花塞,而柴油机气缸顶部有喷油嘴。
汽油机比柴油机轻巧;柴油机比汽油机效率高。
柴油机常用在坦克、机车、拖拉机、载重汽车和海轮上。
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喷气发动机也是一种内燃机,燃料在燃烧室中燃烧,燃气向后高速喷出,从而获得向前的动力。喷气发动机有空气喷气发动机(如图 3-71)和火箭喷气发动机(如图 3-72)两种。
喷气发动机
空气喷气发动机工作时,需要利用大气中的氧气来助燃,这种发动机常使用在飞机上。火箭喷气发动机自带燃料和氧化剂,它工作时不需要外界的空气,既可以在大气层外的宇宙空间工作,还可以在水下工作。火箭喷气发动机常用来发射人造卫星和宇宙飞船。
火箭喷气发动机的主要部分是燃烧室和喷口,燃料和氧化剂混合后在燃烧室中燃烧,燃气以极高的速度从发动机底部的喷口向后喷出,从而产生极大的向前推力。火箭喷气发动机按使用的燃料不同,分为固体燃料火箭喷气发动机和液体燃料火箭喷气发动机。在广大科技工作者的努力下,我国的航空、航天技术得到了飞速发展,火箭及卫星技术已达到世界先进水平。
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柴薪
煤炭
石油
天然气
从哪里获得内能?
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二、燃料的热值
灶具、汽车、轮船、火力发电厂和各种火箭等,都是利用燃料燃烧所产生的热量工作的。
燃料种类很多,木柴、煤、石油、天然气、沼气等都是燃料。燃料燃烧时,能够放出热量。
1、燃料的种类
2、燃料的使用
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(1)定义:1 kg某种燃料完全燃烧时放出的热量,叫做这种燃料的热值。
3、热值
(2)在国际单位制中热值的单位是焦/千克,符号为J/kg。
燃料 热值 燃料 热值 燃料 热值
干木柴 1.2×107 木炭 3.4×107 汽油 4.6×107
烟煤 约2.9×107 酒精 3.0×107 煤气(焦/ 米3) 3.9×107
无烟煤 约3.4×107 柴油 4.3×107 天然气(焦/ 米3) (7.1-8.8) ×107
焦炭 3.0×107 煤油 4.6×107 氢气 1.4×108
常用燃料的热值(单位:J/kg)
由于燃料的成分不同,相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量也不相同。
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为什么发射火箭上天要用氢做燃料?
4.有关燃料燃烧放热的计算
想一想
燃料燃烧放热计算公式Q=qm
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根据热值表,计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量?
再算算,若用干木柴完全燃烧来获得这些热量,需要多少吨干木柴?
氢的热值是1.4×108 J/kg
干木柴的热值1.2×107 J/kg
放出热量Q = qm
=1.4×108 J/kg× 10×103 kg
=1.4×1012 J
需要干木柴
约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。
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Lavf58.30.100
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