第十四章 内能的利用
第1节 热机
基础主干落实
1.热机:
(1)定义:利用 内 能做功的机械。
(2)工作原理: 内 能转化为 机械 能。
(3)内燃机:燃料直接在发动机的汽缸内燃烧产生动力的热机,内燃机分为 汽油机 和 柴油机 。
2.汽油机:
(1)工作过程:多数汽油机的一个工作循环分别由 吸气 、 压缩 、 做功 、 排气 四个冲程组成,对外做功 一 次。四个冲程中,只有 做功 冲程是燃气对外做功,其他三个冲程是辅助冲程,曲轴靠飞轮的惯性运动。
(2)能量转化:
①压缩冲程是 机械 能转化为 内 能,
②做功冲程是 内 能转化为 机械 能。
3.柴油机和汽油机的不同之处:
(1)构造:柴油机汽缸顶部有 喷油嘴 ,汽油机汽缸顶部是 火花塞 。
(2)点火方式:汽油机是点燃式,柴油机是 压燃 式;
(3)工作过程:压缩冲程中柴油机比汽油机对空气的压缩程度 高 。
重点案例探析
重点 内燃机冲程的判断及相关计算
【典题】(2023·鞍山中考)如图所示的汽油机处于 压缩 (选填“压缩”或“做功”)冲程,这个冲程将 机械 能转化为 内 能。某单缸四冲程汽油机的飞轮转动速度是2 400 r/min,则此汽油机每秒对外做功 20 次。
【点拨】(1)四冲程内燃机的工作过程及能量转化:
(2)四冲程内燃机完成四个冲程称为一个工作循环,活塞往复运动2次,飞轮转2圈,对外做一次功。
【A层 基础必会】
考点一 内燃机冲程的判断
1.(2023·黔东南州期中)如图表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图,它们正确的排列顺序为 (B)
A.甲、乙、丙、丁 B.丙、丁、甲、乙
C.甲、丁、乙、丙 D.丙、甲、丁、乙
2.(2023·徐州中考)在汽油机的工作循环中,将内能转化为机械能,对外提供动力的冲程是 (C)
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
考点二 内燃机工作过程中的能量转化
3.汽油机的四个冲程中,哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程 (C)
4.(2024·毕节期中)10米气步枪是奥运会比赛项目之一,气步枪是靠枪机储气装置内的高压气体击发弹丸。下列四冲程汽油机工作循环中的各个冲程,与气步枪击发弹丸时的能量转化相同的是 (D)
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.排气冲程 D.做功冲程
考点三 汽油机和柴油机
5.(多项选择)下面关于汽油机与柴油机的说法中,正确的是 (B、D)
A.汽油机与柴油机使用的燃料相同
B.柴油机汽缸顶部有个喷油嘴,汽油机汽缸顶部有个火花塞
C.柴油机与汽油机除使用的燃料不同外,在构造上完全相同
D.柴油机采用压燃式点火,汽油机采用点燃式点火
6.如图是内燃机某一冲程的示意图,其中火花塞正在产生电火花,由图可知:
(1)这种内燃机是 汽油机 (选填“汽油机”或“柴油机”);
(2)它在吸气冲程吸入的物质是 汽油和空气的混合物 。
(3)图中内燃机处在 做功 冲程,该冲程的能量转化是 内能转化为机械能 。
(4)若此内燃机1秒内对外做功30次,则飞轮转速是 3 600 r/min。
易错点 混淆转数与做功次数、冲程数的关系
7.(易错题)一单缸四冲程柴油机,飞轮每分钟转1 800圈,那么1秒钟柴油机对外做功 15 次,共完成 60 个冲程。
纠错:“飞轮转数”除2可得“工作循环数”,即“做功次数”;乘2可得“冲程个数”。
【B层·能力提升】
8.(2023·雅安中考)如图是我国古代发明的取火器模型图,把推杆迅速推入牛角套筒时,套筒内空气被压缩,推杆前端的艾绒立刻燃烧起来,此过程中机械能转化为 内 能,内燃机工作的 压缩 冲程原理与该过程相同。
9.如图为汽油机的排气冲程示意图,请在图中A、B方框中分别标出曲轴转动方向及气流流动方向(曲轴转动方向用“”或“”表示,气流流动方向用“←”或“→”表示)。
答:
10.(迁移应用)英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机汽缸内工作介质易汽化、易液化,该介质经过吸热膨胀、冷却压缩的循环过程输出动力,因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机,工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。
答:根据题图可知,酒精灯加热将化学能转化为内能,热汽缸中的工作物质吸热汽化膨胀,推动活塞A向右运动做功,将内能转化为机械能;由于飞轮具有惯性,带动活塞A向左运动,活塞A将汽缸中的工作物质推入冷汽缸并液化,活塞B又将物质推回热汽缸。如此反复。第十四章 内能的利用
第1节 热机
基础主干落实
1.热机:
(1)定义:利用 能做功的机械。
(2)工作原理: 能转化为 能。
(3)内燃机:燃料直接在发动机的汽缸内燃烧产生动力的热机,内燃机分为 和 。
2.汽油机:
(1)工作过程:多数汽油机的一个工作循环分别由 、 、 、 四个冲程组成,对外做功 次。四个冲程中,只有 冲程是燃气对外做功,其他三个冲程是辅助冲程,曲轴靠飞轮的惯性运动。
(2)能量转化:
①压缩冲程是 能转化为 能,
②做功冲程是 能转化为 能。
3.柴油机和汽油机的不同之处:
(1)构造:柴油机汽缸顶部有 ,汽油机汽缸顶部是 。
(2)点火方式:汽油机是点燃式,柴油机是 式;
(3)工作过程:压缩冲程中柴油机比汽油机对空气的压缩程度 。
重点案例探析
重点 内燃机冲程的判断及相关计算
【典题】(2023·鞍山中考)如图所示的汽油机处于 (选填“压缩”或“做功”)冲程,这个冲程将 能转化为 能。某单缸四冲程汽油机的飞轮转动速度是2 400 r/min,则此汽油机每秒对外做功 次。
【点拨】(1)四冲程内燃机的工作过程及能量转化:
(2)四冲程内燃机完成四个冲程称为一个工作循环,活塞往复运动2次,飞轮转2圈,对外做一次功。
【A层 基础必会】
考点一 内燃机冲程的判断
1.(2023·黔东南州期中)如图表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图,它们正确的排列顺序为 ( )
A.甲、乙、丙、丁 B.丙、丁、甲、乙
C.甲、丁、乙、丙 D.丙、甲、丁、乙
2.(2023·徐州中考)在汽油机的工作循环中,将内能转化为机械能,对外提供动力的冲程是 ( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
考点二 内燃机工作过程中的能量转化
3.汽油机的四个冲程中,哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程 ( )
4.(2024·毕节期中)10米气步枪是奥运会比赛项目之一,气步枪是靠枪机储气装置内的高压气体击发弹丸。下列四冲程汽油机工作循环中的各个冲程,与气步枪击发弹丸时的能量转化相同的是 ( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.排气冲程 D.做功冲程
考点三 汽油机和柴油机
5.(多项选择)下面关于汽油机与柴油机的说法中,正确的是 ( )
A.汽油机与柴油机使用的燃料相同
B.柴油机汽缸顶部有个喷油嘴,汽油机汽缸顶部有个火花塞
C.柴油机与汽油机除使用的燃料不同外,在构造上完全相同
D.柴油机采用压燃式点火,汽油机采用点燃式点火
6.如图是内燃机某一冲程的示意图,其中火花塞正在产生电火花,由图可知:
(1)这种内燃机是 (选填“汽油机”或“柴油机”);
(2)它在吸气冲程吸入的物质是 。
(3)图中内燃机处在 冲程,该冲程的能量转化是 。
(4)若此内燃机1秒内对外做功30次,则飞轮转速是 r/min。
易错点 混淆转数与做功次数、冲程数的关系
7.(易错题)一单缸四冲程柴油机,飞轮每分钟转1 800圈,那么1秒钟柴油机对外做功 次,共完成 个冲程。
纠错:“飞轮转数”除2可得“工作循环数”,即“做功次数”;乘2可得“冲程个数”。
【B层·能力提升】
8.(2023·雅安中考)如图是我国古代发明的取火器模型图,把推杆迅速推入牛角套筒时,套筒内空气被压缩,推杆前端的艾绒立刻燃烧起来,此过程中机械能转化为 能,内燃机工作的 冲程原理与该过程相同。
9.如图为汽油机的排气冲程示意图,请在图中A、B方框中分别标出曲轴转动方向及气流流动方向(曲轴转动方向用“”或“”表示,气流流动方向用“←”或“→”表示)。
10.(迁移应用)英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机汽缸内工作介质易汽化、易液化,该介质经过吸热膨胀、冷却压缩的循环过程输出动力,因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机,工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。
