内容正文:
第2节 热机
九年级
初中物理
第十四章 内能的利用
1.了解可以利用内能来做功,知道热机的概念,知道内燃机是热机的一种。
2.了解四冲程汽油机和柴油机的构造。
3.了解内燃机各冲程的工作状态和能量转化。
学习目标
很多人在谈论汽车时,不在乎汽车的外形有多酷,汽车的价格有多少,而看重的是这辆车跑得有多快。你知道汽车是如何获得机械能的吗?
热机
知识点一
实验探究:内能与机械能的转化
在一个试管中装一些水,用软木塞塞住。对试管加热使水沸腾,会看到什么现象?你想到了什么?
现象:塞子被试管内的热气推出,试管口有“白雾”生成。
能量转化:在这个实验中,燃料燃烧时,化学能转化为内能;软木塞冲出时 ,内能转化为机械能。
热机:利用内能做功的机械。
蒸汽机车
火箭发动机
内燃机车
火电站的汽轮机
喷气发动机
热机的种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
内燃机:燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
常见的内燃机:
汽油机
柴油机
汽油机
知识点二
1.构造
气缸
火花塞
进气门
排气门
连杆
活塞
曲轴
(1)冲程:活塞在气缸内往复运动时,从气缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。
2.工作过程
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
(2)工作循环:多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量
转化 其他
吸
气
冲
程 进气门打开
排气门关闭
由上端向下运动
无 气缸中气体体积增大,压强变小,大气压将汽油和空气组成的燃料混合物从进气门压入气缸
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示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量
转化 其他
压
缩
冲
程 进气门和排气门都关闭
从下向上运动
机械能转化为内能
燃料混合物被压缩,压强增大,温度升高
示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量
转化 其他
做
功
冲
程 进气门和排气门都关闭
由上端向下运动
燃气内能转化为机械能
在压缩冲程末尾,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的燃气
示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量
转化 其它
排
气
冲
程 进气门关闭,排气门打开
从下向上运动
无 气缸内气体的体积减小,气压变大,当气缸内气压大于大气压时,把废气排出气缸。为新的吸气冲程做准备
思考:
1. 在四个冲程中,哪些冲程发生能量的转化?
压缩冲程:
机械能
内能
做功冲程:
机械能
内能
2. 哪个冲程获得动力?
做功冲程
3.一个工作循环由四个冲程组成,每个工作循环活塞往复运动二次,曲轴和飞轮转动二周,对外做一次功。
柴油机
知识点三
1.构造
气缸
2.工作过程
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
3.汽油机和柴油机的异同点比较
种类 汽油机 柴油机
相同点 都是内燃机,一个工作循环都经历四个冲程
不
同
点 构 造 火花塞 喷油嘴
燃 料 汽油 汽油
吸入气体 汽油和空气混合物 空气
点火方式 点燃式 压燃式
(2)柴油机比较笨重,主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%,因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲,柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。
(1)汽油机转速高,结构简单,质量轻,造价低廉,运转平稳,使用维修方便。汽油机在汽车上,特别是小型汽车上大量使用,至今不衰。
4.汽油机和柴油机的优缺点
课堂小结
热机
热机
原理:将燃料的化学能转化为内能再转化为机械能
种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等
内燃机分为汽油机和柴油机
汽油机
四个冲程:吸气、压缩、做功、排气
能量变化:压缩冲程由机械能转化为内能,做功冲程由内能转化为机械能
柴油机
没有火花塞,而有一个喷油嘴
点火方式为压燃式
1. 如图所示是演示点火爆炸的实验装置,按动电火花发生器的按钮,点燃盒内酒精,盒盖被打出去。内燃机的哪个冲程与这一现象的能量转化相同( )
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
C
点燃酒精,盒盖被打出去,对外做功。
随堂练习
2.如图所示,汽油机处于工作过程中的某个冲程,对此冲程下列叙述正确的是 ( )
A.压缩冲程,机械能转化为内能
B.压缩冲程,内能转化为机械能
C.做功冲程,机械能转化为内能
D.做功冲程,内能转化为机械能
进气门和出气门关闭,活塞向上运动,为压缩冲程
B
3.某内燃机飞轮转速为3 000 r/min,每秒钟内完成 个冲程,活塞往复 次,燃气推动活塞做功的次数为 次。
解析:3 000 r/min=50 r/s。
一个工作循环 飞轮转2周 活塞往复运动2次 完成4个冲程 对外做功1次
50 r/s 50 50 100 25
100
50
25
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