12.4 热机与社会发展 课件 -2026-2027学年沪粤版物理九年级上学期

12.4 热机与社会发展 沪粤版物理九年级上 第十二章 内能与热机 学习目标 导入新课 火箭、车、船和飞机能大展神威，都是因为有了发动机。 将其他能量转化为机械能的机器 你知道工业革命吗？ 瓦特 蒸汽机 蒸汽机是一种什么样的机器呢？ 它对人类社会的文明和发展起到什么作用？ 热机是人类历史上最伟大的发明之一。人类最早发明的是热机是蒸汽机，它的发明和应用极大地推动了人类文明的进程。 实验 蒸汽机模型 燃料燃烧，化学能转化为内能，内能通过热传递的方式传递给工作物质，工作物质的内能增加，温度升高，推动活塞对外做功，把内能转化为机械能。 燃料的化学能 燃烧 机械能 内能 做功 新知讲解 一、热机 1.定义： 利用燃料燃烧获得的内能转化为机械能的机器。 2.分类： 蒸汽机、汽油机、柴油机、汽轮机、喷气发动机、火箭发动机等。 蒸汽机车 火箭发动机 喷气发动机 火电站的汽轮机 热机 热机的影响 热机是人类历史上最伟大的发明之一，热机的广泛使用促进了生产力的发展和社会的进步。 汽油机 汽油机及其结构 用汽油作燃料，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 汽油机的应用 汽油机 汽油机及其结构 废气排出管 （排气管） 排气门 火花塞 气缸 活塞 连杆 进气门 曲轴 火花塞 气缸 活塞 1、汽油机的结构 进气门 排气门 火花塞 活塞 连杆 曲轴 气缸 冲程： 活塞从一端运动到另一端的过程。 进气门          ，排气门           ，活塞由         向 运动，             和        的混合物从           被吸入汽缸。此过程中，曲轴转动   圈。 吸气冲程 打开 关闭 上 下 汽油 空气 进气门 半 4.汽油机的工作过程: 进气门和排气门               ，活塞由        向     运动，燃料的混合物被         ，汽缸内温度        ，气压        。曲轴转动     圈。在此过程中，        转化        。 压缩冲程 都关闭 下 上 压缩 升高 增大 半 机械能 内能 在压缩冲程末，火花塞产生电火花（点燃式），燃料混合物剧烈燃烧，产生               的燃气，推动活塞由汽缸向      运动，并通过连杆驱使曲轴转动， 曲轴转动     圈，此过程中，        转化        。 做功冲程 高温高压 下 半 内能 机械能 进气门        ，排气门         ，活塞由        向     运动，把废气排出汽缸。当活塞运动到汽缸的最上端， 曲轴转动      圈。 排气冲程 关闭 打开 下 上 半 连续工作 汽油机比较轻巧，噪音较低，常用在汽车、飞机和小型农业机械（如插秧机、机动喷雾器）上面。 压缩冲程：把机械能转化成内能; 3.汽油机工作的四个冲程中,只有              燃气对外做功,其他三个冲程都 是辅助冲程,要靠安装在曲轴上                   来完成,必须靠外力来启动。  4.汽油机一个工作循环包括      冲程,活塞往复     次,曲轴和飞轮转动      圈, 做功      次。有     次能量转化。 总结 做功冲程 飞轮的惯性 4 2 2 1 2 1.汽油机一个工作循环： 由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成 2.能量转化： 做功冲程：把内能转化成机械能。 判断冲程的方法:(两看)一看活塞的运动情况;二看气门的开闭情况。 一门打开，上排下吸气；两门关闭，上压下做功 BCAD A 机械 内 2400r/min=2400r/60s=40r/s(每秒转40圈） 因每个工作循环有4个冲程，飞轮转2圈，做功1次， 故1s内完成冲程数为：40/2 x 4=80(个） 1s内做功次数为：40/2=20(次） 80 20 ——燃料为柴油的内燃机。 喷油嘴 柴油机剖面图 柴油机气缸 柴油机 柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。柴油机的汽缸顶部没有火花塞，只有一个喷油嘴。 柴油机结构和汽油机相似； 柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。 在压缩冲程中，将机械能转化为内能，在做功冲程中，把内能转化为机械能。 一个工作循环也包括四个冲程，活塞来回两次，曲轴转动两周，对外做一次功。 连续工作 柴油比汽油便宜，但柴油比较笨重，功率大，噪声大。主要应用在载重汽车、火车、拖拉机、坦克、轮船上，有的地方还用它带动发电机发电。 汽油机和柴油机的比较 项目 汽油机 柴油机 构造 火花塞 喷油嘴 燃料 汽油 柴油 吸气 冲程 吸入空气和汽油的混合物 只吸入空气 点火 方式 点燃式 压燃式 应用 主要用于汽车、摩托车、飞机 主要用于挖掘机、轮船 归纳总结 1.讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？ 四、热机的效率 机械热传递消耗的一部分能量 燃料很难全部燃烧,燃料的化学能不能全部释放 克服机械传动摩擦 消耗的一部分能量 废气排出带走的部分能量 做有用功所消耗的能量 四、热机的效率 热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量的比值。 1.定义： 2.公式： 注意 1.热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。 2.热机的效率总小于1。 热机的效率 常见热机的效率 蒸汽机的效率 只有6%~15% 汽油机的效率 为20%~30% 柴油机的效率 可达45% 热机的效率 提高热机效率的途径 主要途径： 减少热机中的各种能量损失 减少燃烧过程中的热量损失 内燃机要掌握火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间 蒸汽类热机常将煤研磨成粉状，用风吹入锅炉燃烧 这些措施都可以使燃烧更充分 简化机械传动部分 燃气机用‌磁悬浮轴承+高速转子结构‌，省去润滑系统和传动支撑结构 热机的效率 提高热机效率的途径 选用优良的润滑材料减小摩擦 给热机添加润滑油，以减小摩擦 解： （1）0.5kg汽油完全燃烧放出的热量为： Q放=mq汽油=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J (2)汽油机的效率为： 热机与环境 热机对环境的影响 热机工作排放的废气含有多种铅、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳对人体有害的物质，影响人们的身体健康和动植物的生存，对环境造成污染。 热机与环境 热机的改进 控制废气的总排放量 我国不断出台严格的汽车尾气排放标准，促使汽车生产厂家改进产品以减少汽车尾气排放的有害物质及降低排放量 提高燃料利用率 不断提高汽油、柴油的品质，从源头减少热机有害物质的排放 热机与环境 随着科学技术的发展，越来越多的新技术、新材料、新工艺不断涌现，如电控燃油喷射、共轨，涡轮增压等技术的应用，混合动力汽车、电动汽车、太阳能汽车等新型汽车的研发生产等，都有利于节能减排和环境保护，从而更好地促进生产，提高人们的生活质量。 课堂小结 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $