热机
内能的利用方式
- 利用内能来加热:实质时热传递,内能的转移。
- 利用内能来做功:实质时内能的转化,内能转化为机械能。
- 实验
(1)酒精燃烧时化学能转化为内能。 (2)加热水时发生热传递。 (3)塞子蹦出时水蒸气的内能转化为塞子的机械能。 | ![]() |
热机
- 定义: 把燃料燃烧产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器。
- 工作原理:燃料在燃烧时,将化学能转化为内能,内能转化为机械能。
- 热机的种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。
- 最常见的热机是内燃机,主要有汽油机和柴油机。
汽油机
- 冲程:活塞从气缸的一端运动到气缸的另一端 ,叫一个冲程 。
- 循环:依次完成吸气冲称、压缩冲程、做功冲程、排气冲程叫作一个循环。四个冲程是周而复始的循环过程。
- 每完成一个循环(四个冲程),活塞往复两次、曲轴转动两周、对外做功一次。
- 在一个工作循环中,涉及能量转化的冲程是压缩冲程和做功冲程。其中,在压缩冲程中,机械能转化为内能,在做功冲程中内能转化为机械能。
- 汽油机的工作过程及特点
工作冲程 | 进气门 | 排气门 | 活塞运动方向 | 能量转化 |
吸气冲程 | 开 | 关 | 向下 | —— |
压缩冲程 | 关 | 关 | 向上 | 机械能转化为内能 |
做功冲程 | 关 | 关 | 向下 | 内能转化为机械能 |
排气冲程 | 关 | 开 | 向上 | —— |
说明
(1)每个工作循环飞轮转两圈,完成一个做循环。
(2)在一个工作循环中,只有做功冲程燃气对外做功,其他三个辅助冲程依靠飞轮的惯性完成。
(3)区分四个冲程的方法:一看气门是否打开,二看活塞运动方向。
汽油机和柴油机的不同点
汽油机 | 柴油机 | |
构造 | 火花塞 | 喷油嘴 |
燃料 | 汽油 | 柴油 |
吸气冲程中吸入气缸的物质 | 汽油和空气的混合物 | 空气 |
点火方式 | 点燃式 | 压燃式 |
效率 | 效率低(20%~30%) | 效率高(30%~45%) |
要点提炼
- 判断汽油机冲程的方法:
(1)判断吸气冲程和排气冲程:进气门打开,活塞向下运动是吸气冲程;排气门打开,活塞向上运动是排气冲程。
(2)判断做功冲程和压缩冲程:两气门均关闭,活塞向下运动是做功冲程,向上运动是压缩冲程;如果火花塞点燃必为做功冲程。 - 一个工作循环包括四个冲程,活塞往复运动两次,曲轴(飞轮)转动两周,对外做功一次。
- 在四个冲程中,只有做功冲程是燃气对活塞做功,其他三个冲程都要靠曲轴上安装的飞轮的惯性来带动完成。
概念自查
(Y10040201) 将由燃料燃烧产生的高温高压的气体的_________转化为_______的机器,统称为热机;热机工作时,将燃料燃烧的化学能转化为______,又通过做功把内能转化为_________。 |
(Y10040202)内能利用的途径有两个:(1)__________________;(2)____________;(3)热机就是利用______做功的机器. |
(Y10040203)将装水的茶壶放在炉子上加热,水蒸气把壶盖顶起,这一现中能量转化的基本过程:燃料燃烧的______能转化为____能,传给水和壶;_________把壶盖顶起, 使水蒸气的内能转化为壶盖的_________. |
(Y10040204)如图所示是汽油机的结构示意图,请说出汽油机的主要结构①_____;②_______;③_______;④_______;⑤_______;⑥_______;⑦______. |
![]() |
(Y10040205) 活塞在气缸内往复运动中, 由一端运动到另一端叫做一个______;内燃机的工作过程由_____、_____、_____、_____四个冲程组成;其中将机械能转化为内能的是_____冲程,将内能转化为机械能的是_____冲程. |
(Y10040206)汽油机的每个工作循环, 只有____冲程对外做功, 其它三个冲程要靠飞轮的______来完成;汽油机的一个工作循环活塞往复________次;曲轴转动_______周;飞轮转动_____周。 |
(Y10040207)汽油机与柴油机在结构和工作过程中有以下不同点: (1)从结构上看,柴油机和汽油机的区别主要是柴油机汽缸顶部有一个_______,但没有______; (2)吸气冲程:汽油机吸入___________________________, 柴油机吸入______。 (3)在压缩冲程中:活塞能把燃料气体混合物的体积或空气的体积压缩得更小, 使气体压强更大, 温度更高, 做功更多,效率更高的是_________。 (4)点火方式:柴油机为_________,汽油机为_________。 |
课后练习
【例】(编号:T100412)如图所示实验中,我们看到塞子从试管口跳出,这是由于水蒸气对塞子________,水蒸气的________能转化成塞子的________能。 |
![]() |
【例】(编号:T100406)甲图是汽油机的_____冲程;乙图是汽油机的_____冲程,该冲程中气体推动活塞向下运动,缸内气体的体积增大,温度_____,内能_____;丙图是汽油机的_____冲程,该冲程中活塞向上运动,缸内气体的体积减小,温度_____,内能_____。 |
![]() |
【例】(编号:T100407)如图所示,图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图,图E、F是演示实验的示意图。C图是________冲程,与它原理相同的是________图所示的演示实验。汽油机的工作示意图中机械能转化为内能的冲程是________图。(后两空选填字母) |
![]() |
【例】(编号:T100408)一台柴油机飞轮的转速为2 400 r/min,则在1 s内,柴油机完成________个冲程,对外做功的次数是________次。 |
【例】(编号:T100413)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。 |
![]() |
【例】(编号:T100401)单缸四冲程汽油机,完成一个工作循环曲轴转过( ) A.720° B.80° C.150° D.90° |
【例】(编号:T100402)四冲程汽油机(柴油机)依靠飞轮惯性使活塞向上运动完成的冲程是() A.吸气冲程、排气冲程> B.压缩冲程、做功冲程 C.做功冲程 、排气冲程 D.压缩冲程、排气冲程 |
【例】(编号:T100403)如图所示,是某个四冲程内燃机在工作过程中的一个冲程,由图中情况可判定这个冲程( ) A.是排气冲程 B.是做功冲程 C.正在把机械能转化为内能 D.不是依靠飞轮的惯性完成 |
![]() |
【例】(编号:T100404)如图所示是四冲程汽油机的工作示意图,其中使汽车获得动力的冲程是( ) |
![]() |
【例】(编号:T100411)如图是汽油机工作时的四个冲程,其中属于做功冲程的是( ) |
![]() |
【例】(编号:T100409)下列关于内燃机的说法正确的是( ) A.汽车的发动机是内燃机 B.蒸汽机、汽轮机、喷气发动机都是内燃机 C.内燃机工作时,压缩冲程将内能转化为机械能 D.先进的制造技术能将内燃机的效率提高到100% |
【例】(编号:T100410)汽油机吸气冲程吸入汽缸内的物质是( ) A.柴油 B.汽油和空气 C.汽油 D.空气 |