九年级第十四章4.2热机的效率课件（45张ppt）

14.1热机
复习巩固：
1.物体的内能
物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。

2.改变内能的两种方法
做功和热传递
内能的获得： 通过燃料的燃烧，发生化学变化，将燃料内部的化学能转化为内能。
内能的利用：
1、直接加热物体
2、通过内能对外做功
观察实验：在一个试管中装一些水，用软木塞塞紧。对试管加热使水沸腾，会看到什么现象？你想到了什么？
现象：塞子被试管内热气推出，试管口有“白雾”生成。
你能说出在这一过程中能量如何转化呢？
2、水蒸汽对活塞做功，又将内能转化成机械能，从而使活塞获得了动力。
1、酒精燃烧的化学能转化为水和水蒸汽的内能；
这个实验，展示了人类利用内能的过程
●通过这个实验原理，瓦特在1782年发明了往复式蒸汽机，这种蒸汽机在之后的一百多年里对工业的发展起了极其重要的作用。
●如果把试管变成汽缸，把水换成燃料，让燃料在汽缸内燃烧，形成高温高压的燃气来推动活塞做功，便产生了内燃机，如右图。
1定义：像这种能够将内能转化为机械能的机器统称为热机。
一 热机
2 热机的种类：
内燃机
喷气式发动机

2内燃机的种类：汽油机、柴油机
二、内燃机
1内燃机的定义：燃料在气缸内部燃烧的热机
内燃机的剖面图
燃料直接在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，推动活塞做功。
火花塞
气缸
进气门
活塞
连杆
排气门
曲轴
汽油机的结构：
几个名词：
1、一个冲程：
2、一个工作循环：
活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程。
把这四个冲程称为发动机的一个工作循环。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程

进气门 ，排气门 ，活塞向 运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。
1 吸气冲程
下
打开
关闭
进气门和排气门 ，活塞向 运动，空气和燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。
2 压缩冲程
关闭
上
在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压燃气推动活塞向 运动，并通过连杆带动曲轴转动。
3 做功冲程
下
进气门 ，排气门 ，活塞向 运动，把废气排出气缸。
4 排气冲程
关闭
打开
上


工作原理小结
A、吸气冲程：吸进汽油与空气的混合物。
B、压缩冲程：燃料混合气体被压缩，温度升高、压强增大。〔此冲程将机械能转化为内能〕
C、做功冲程：⑴点火方式：点燃式
原理：混合气体猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，燃气推动活塞对外做功。 〔此冲程将内能转化为机械能〕
D、排气冲程：排出废气，为下一个工作循环做准备。
其它小结
⑴ 在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其 它三个冲程称为辅助冲程，要靠飞轮的惯性来完成，所以汽油机在开始工作时要靠外力带动。
（2）一个工作循环活塞往复两次，曲轴转动两转，对外做一次功，飞轮转动两圈。
吸气
压缩
做功
排气
1、在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？
2、哪个冲程使汽车获得了动力？
3、哪个冲程排出了汽车的尾气？
机械能转化为内能
内能转化为机械能
获得动力
排出尾气
练习：
1，如图1表示内燃机工作循环中的一个冲程，从气门的启闭和活塞的运动可判断这
是 ??????? 冲程。
吸气
例.一台四冲程内燃机的飞轮转速为1800r／min，它１s完成（ ）
A.30个冲程，做了30次功　　　　　
B.60个冲程，做了60次功
C.120个冲程，做了30次功　　　　　
D.60个冲程，做了15次功
课堂练习：
D
2、柴油机的构造
喷油嘴
进气门
活塞
连杆
排气门
气缸
曲轴
火花塞
1．基本构造和主要部件的作用相似。
2 ．每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
3 ．四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。
4 ．一个工作循环中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。
相同点
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。
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。
点火方式：
压燃式
点火方式：
引燃式
柴油机
汽油机
不同点
1．构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。
2 ．燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。
3 ．吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。
4 ．点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
1、热机是利用_________ 燃烧获得的_________ 能转化为________ 能的机械。
2、常见汽油机工作时，一个工作循环有________个冲程，包括；_________、_________、_________、_________。在一个工作循环中，活塞往复_________次，曲轴转动_________ 周，燃气做功_________次。
3、汽油机在压缩冲程中，_________能转化为_________ 能，在做功冲程中，_________能转化为_________ 能。
4、汽油机和柴油机在构造上的主要不同是汽油机的汽缸顶部是_________ ，柴油机的汽缸顶部是_________ 。
4.内燃机的应用
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。
柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。
小 结
热机 ：把内能通过做功的形式转化为机械能的装置。
四冲程汽油机：结构 （进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴）
工作原理 ：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程是一个工作过程，然后循环。
内燃机 ：内燃机是最常见的热机；汽油机、 柴油机是最常见的内燃机。

1.四冲程汽油机的工作过程由( ).( ).( ).( )四个冲程组成的.
2.四冲程汽油机,由机械能转化为内能的是( )冲程,做功冲程是( )能转化为( )能.
3.汽油机吸入汽缸的是( ),点火方式是( ).柴油机吸入汽缸的是( ),点火方式是 ( ).
4.某四冲程汽油机飞轮的转速是3600r/min,则它每秒钟对外做功( )次.
5.四冲程汽油机的三个辅助冲程靠飞轮 的( )来完成.
吸气
压缩
做功
排气
压缩
内
机械
汽油和空气的混合物
点燃式
空气
压燃式
30
惯性
课堂练习：
6.汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，汽缸中的（　 ）
Ａ．压强增大，温度降低　　　　
Ｂ．压强减小，温度升高；
Ｃ．压强增大，温度升高；　　　
Ｄ．压强减小，温度降低
课堂练习：
c
7.根据汽油机和柴油机的区别，下列说法正确的是（　 ）
Ａ.汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴
Ｂ.汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物
Ｃ.吸气冲程是内能转化为机械能　　
Ｄ.压缩冲程是内能转化为机械能
课堂练习：
A
14.2热机的效率
一、燃料的热值：
1、燃料的种类很多，可分为固体燃料、
液体燃料和气体燃料。
2、热值：指1kg的某种物质完全燃烧所放出的热量。其符号是q。 q=Q放/m
3、热值单位：J/kg, (气体 J/m3)
4、计算热量公式：Q放=mq (即质量乘以热值)
燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量不同。
q=Q放/m
注意：热值是理论值，实际值比理论值稍小，但热值不变。
1千克干木柴完全燃烧时放出的热量是.2×107J
2.4×107
5、干木柴的热值是1.2×l07焦物理意义是_______________＿＿＿________ 。 完全燃烧2kg干木柴放出的热量是 J,
一些燃料的热值
例2：用家用燃气热水器烧水洗澡，假如洗一次澡要用掉天然气0.14米3.问:完全燃烧这么多的天然气能放出多少焦的热量？(q=8×107焦耳/米3)
Q=vq=0.14m3×8×107J/m3=1.12×107J
6、燃料燃烧放热计算：
例1：小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg的烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量（烟煤的热值q=2.7×107J/kg)?
解：Q=mq=1.5kg×2.7×107J/kg
=4.05×107J
思考：
上例中小明烧水用了1.5kg的烟煤，这些煤
完全燃烧放出的热量为4.05×107J，实际放
出的热量是4.05×107J吗？为什么？水实际
吸收的热量呢？
水实际吸收的热量，称为有效利用的热量。
不是，没有完全燃烧
有些热量散失到空气中，水实际吸收的热量小
二、燃料的利用率：
1、炉子的效率：
有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料完
全燃烧放出的热量之比。
2、提高燃料利用率，节约能源
1）使煤充分燃烧：将煤磨成煤粒，加大送风量。
2）加大受热面积，减少烟气带走的热量：
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？
由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量
燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能全部释放
机械传热损失一部分能量
废气排出带走的能量
热机中燃料释放能量的主要走向示意图
2、热机的效率：
做有用功
废气带走
机件发热散失
机件摩擦损失
燃料燃烧产生能量
做有用功
燃烧不完全

热机效率：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
二、燃料的利用率：
　　3、热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率。　　
　　提高热机效率的途径和节能方法： 　 （l）尽可能减少各种热损失，如保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量； 　　(2)充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站来，燃料的利用率大大提高。

想一想
热机的效率能达到100%吗？为什么？
　　不能达到100%，因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，因为各种热量损失以燃料燃烧条件的限制，这部分能量远远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。
各种热机的效率:
蒸汽机:6﹪~15﹪
汽油机：20﹪~30﹪
柴油机：30﹪~40﹪
飞机上的喷气式发动机：50﹪~60﹪
2.把5kg、40℃的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？
（已知干木柴的燃烧值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）
Ｑ吸=Cｍ（t-t。）
= 4.2×103J /（kg·℃）×5kg×(100 ℃- 40℃)
=1.26×106J
Ｑ吸=Q放
且Q放=mq
m=Q放/q=1.26×106J/1.2×107J/kg=0.105kg
当堂检测反馈
1、四口这家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗分别为：木柴约200kg，烟煤约80kg，液化石油气约30kg，煤气约60千克kg。这四种燃料中的热值最高的是( )
A、液化石油气　　B、煤气
C、烟煤　　　　　D、木柴
A
2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（　　　）
A、较小的质量　B、较小的密度　C、较大的比热容　D、较大的热值
D
3、柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2kg柴油能放热 J，这些热通过柴油机的转化能对外做有用功 J
(柴油的热值为3.3×107J/kg)
4、完全燃烧140g焦炭（焦炭的热值3.0×107J/kg)能放出多少热量？若这些热量的30%被水吸收，则能使30kg 、20℃的水温度升高到多少度？
6.6×107
1.98×107

6、如图为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
A、E1/E； B、E2/E； C、E3/E； D、E4/E。
D
练习2：
1、 燃料的燃烧放出热量的多少跟燃料的________ 、________ 和燃料的__________都又关系。人们把1kg某种燃料_______所放出的热量叫这种燃料的______，并用符号________来表示。在国际单位中，它的单位是_______
2、无烟煤的热值是3.4×107J/kg,其物理意义_____________________________。
3、完全燃烧5kg的汽油，放出的热量为__________J .
4、在热机的各种能量损失中，_________带走的能量最多，设法利用_____的能量，是提高燃料利用率的主要措施。