内能的利用方式

  1. 利用内能来加热:实质时热传递,内能的转移。
  2. 利用内能来做功:实质时内能的转化,内能转化为机械能。
  3. 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

  1. 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。
  2. 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。
  3. 热机的种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。
  4. 最常见的热机是内燃机,主要有汽油机和柴油机。

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汽油机

  1. 冲程:活塞从气缸的一端运动到气缸的另一端 ,叫一个冲程 。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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 向下 ——
压缩冲程 向上 机械能转化为内能
做功冲程 向下 内能转化为机械能
排气冲程 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。

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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

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。

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

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