沪粤版物理九年级上册 12.4 热机与社会发展课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
12.4热机与社会发展
一、推动人类进步的热机
热机是人类历史上最伟大的发明之一，它在人类社会发展过程中产生了巨大的推动作用。
内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机
最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机
二、汽油机
请同学们想一想热机给我们带来了哪些好处？为什么说“热机的使用推动了人类的文明与进步”？
请同学们比较这些热机，找出它们的共同特点
燃料的化学能
内能
燃烧
做功
机械能
下面我们以汽油机为例，来了解热机的工作过程
1、汽油机的构造及主要部件的作用
汽油和空气形成混合物后的进口
混合气在内燃烧
连杆与活塞相连，曲轴与工作机相连将活塞的动力传给工作机
与连杆相连，上下推动做功
点火装置，能产生电火花使燃料混合物猛烈燃烧
燃料燃烧后废气的出口
活动：研究汽油机的工作原理
2、汽油机的工作原理
冲程（行程）：
活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。
一个工作循环：
汽油机工作时一个循环为四个冲程，周而复始。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
汽油和空气
①吸气冲程
下面我们来详细地了解汽油机四个冲程的工作过程
进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。
②压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。
③做功冲程
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，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。
④排气冲程
燃烧后的废气
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
我们来感受一下汽油机连续工作的情况
冲程名称 进气门 排气门 活塞运动方向 作用 有无能量的
转化
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
汽油机四个冲程的工作原理
开
开
关
向上
向上
向下
关
关
关
关
关
无
向下
无
吸入汽油和空气
压缩气体 提高温度
高温气体膨胀推动活塞做功
排出废气
机械能转 化为内能
内能转化 为机械能
两
做功
两
飞轮的惯性
归纳：汽油机在一个工作循环里，要完成 个冲程，活塞往返 次，曲轴转动 周。做功 次，即 冲程中燃气对外做功，其他三个冲程是靠 来完成的。
柴油机
1、柴油机的构造
喷油嘴
进气门
活塞
连杆
排气门
气缸
曲轴
四
一
2、柴油机的工作原理
空气
①吸气冲程
进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。
②压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。
③做功冲程
在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。
④排气冲程
燃烧后的废气
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
汽油机 柴油机
燃料 汽油 柴油
结构 火花塞 喷油嘴
吸气冲程 吸入的是汽油与空气混合体 吸入是纯净的空气
压缩冲程 气压、温度相较低 气压、温度相对较高
点火方式 点燃式 压燃式
汽油机和柴油机的不同点
工作循环 都有四个冲程
能量转化 （1）压缩冲程：机械能转化为内能
（2）做功冲程：内能转化为机械能
活塞、曲轴运动 每一个工作循环，活塞往复两次，曲轴转动两周，对外做功一次。
运动 都需要外力
优缺点 汽油机比柴油机轻巧，柴油机效率比汽油机高。但两者都带来了废气和噪声污染。
汽油机和柴油机的相同点
内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。
热机的效率
热机工作时，有效利用的内能只是其中的一部分。
定义：热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率
η= ———×100％
W有用
Q总
即：
汽油机、柴油机的效率大约是多少？
汽油机的效率：20 ~ 30%
柴油机的效率：30 ~ 45%
提高热机的效率，是人类在制造热机技术方面孜孜不倦的追求。
如何提高热机的效率呢？
①尽可能使燃料充分燃烧；
②尽量减小各种热量损失；
③机件间保持良好的润滑以减小摩擦。
三、热机与环境
热机的出现，极大地改进了人类的工作方式和生活条件。但是，人们在享受热机所带来的便利的同时，也不得不忍受着热机所造成的环境污染。
1、热机带来的环境污染的表现
⑴、废气污染
①排出的废气温度较高，使城市温度升高，会形成“热岛效应”。
②废气中含有各种对人体有害的气体和粉尘，直接影响人们的身体健康和动植物的生存。
⑵、噪声污染
2、怎样控制热机对环境造成的污染
⑴改进燃烧设备，消除烟尘；
⑵提高燃料的综合利用，采取集中供热；
⑶充分利用污染少和无污染的能源；
⑷在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染。
简称汽油喷射。它是汽车汽油发动机取消化油器而采用的一种先进的喷油装置。使用EFI，汽车发动机燃烧将更充分，从而提高功率，降低油耗，实现低公害排放的目的。当EFI功能与发动机其它功能结为一体时，称“发动机管理系统（EMS）”，这将达到更高要求的环保目标。
电子控制燃油喷射系统EFI一般由电子控系统、空气供给系统、燃油供给系统三个子系统组成。　
电子控制燃油喷射系统（EFI）
电子控制燃油喷射发动机是购买汽车时的重要参考指标。
S·T·S
太阳能汽车
太阳能汽车
电动车
天然气汽车
环保汽车
蒸汽轮机
四、热机的种类：
1、以煤炭为燃料的热机
热机从发明到现在，经历了漫长的技术革新过程，种类已经发展的丰富多彩，用途十分广泛。
蒸汽机
燃气轮机
喷气式发动机
2、以石油产品为燃料的热机
内燃机
3、以氢为燃料的热机
火箭发动机（火箭）
A
B
C
D
B
D
课堂练习：
1、如图所示是热机的四个冲程，其中属于做功冲程的是 （ ）
2、汽油机工作过程中，机械能转化为内能的冲程是 （ ）
A.吸气冲程 B.排气冲程 C.做功冲程 D.压缩冲程
（Ｃ）
（Ｄ）
（Ａ）
（Ｂ）
4.如图是汽油机的四冲程示意图．在一个工作循环中，做功冲程是 （ ）
3、汽油机在压缩冲程中，工作物质被压缩，气缸中气体的 （ ）
A.压强增大，温度降低 B.压强增大，温度升高
C.压强减少，温度降低 D.压强减少，温度升高
B
B
5、在四冲程内燃机工作的一个工作循环中，存在着机械能转化为内能的过程，也存在着内能转化为机械能的过程．这两个能量转化的过程存在于（ ）
Ａ．吸气冲程和压缩冲程
Ｂ．压缩冲程和做功冲程
Ｃ．做功冲程和排气冲程
Ｄ．吸气冲程和排气冲程
6、一台柴油机，飞轮每分钟转速为2400转，由此可以判断出，该柴油机每秒种的工作循环为（ ）
Ａ．20次 Ｂ．40次
Ｃ．10次 Ｄ．15次
B
A
提示: 一个工作循环中， 活塞往复两次，飞轮（曲轴）转动两周，做功一次。
本节小结
种类：蒸汽机、内燃机、蒸（燃）汽轮机、喷气发动机、火箭发动机。
以汽油为燃料的内燃机。
工作时完成的四个冲程，活塞往返两次，曲轴转动两周，对外做功一次。
一个工作循环完成四个冲程，其中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程为辅助冲程，靠飞轮的惯性来完成。
⑴热机
⑵汽油机：
共同点：将燃料燃烧时的化学能转化为内能，通过做功把内能转化为机械能。