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第十四章内能的利用
第一节
热机
从蒸汽机到火箭的历程
向瓦特致敬！
世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家希罗于
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世纪发明的汽转球，但它只不过是一个玩具而已。
瓦特在前人的启迪下，对蒸汽机作出一系列重大改进，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源新时代，标志着工业革命的开始。
其实，瓦特观察水壶中的水烧开，推动壶盖，从而发明了蒸汽机，是一个善意的杜撰。
问题：水沸腾后会怎样？
推动塞子的能量来自哪里？
一、热机的工作原理
探究：
点燃酒精水沸腾过一会后，有什么现象发生
听到“呯”的一声，看到塞子飞出去，瓶子口出现“白雾”。
2.塞子为什么会飞出去？瓶口为什么会出现“白雾”？
酒精燃烧给试管中的水加热，试管内产生大量的水蒸汽，当管内的气压大到一定程度时，塞子在水蒸汽压力的作用下就会飞出去。管内的水蒸汽对塞子做了功，内能减少，温度降低，水蒸汽遇冷液化，形成“白雾”。
3.从酒精灯点燃到塞子飞出去，能量是怎么转化与转移的？
酒精具有化学能，燃烧后化学能转化为内能
，内能通过热传递的方式转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸汽，水蒸汽推动塞子做功，内能转化为塞子的动能。
探究实验总结:
现象:
软木塞冲出;管口有“白气”产生.
说明:
水蒸汽对木塞做功,内能减少,它的温度下降,水蒸汽液化成小水珠.
工作时：内能转化为机械能
应用：热机
热机原理：
利用内能做功。
能量转化：内能转化为机械能．
原理：让燃料在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞来做功。
热机的作用：
燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过做功，把内能转变成机械能。从而使机械获得动力。
二、热机的种类：
蒸汽机
内燃机
汽轮机
喷气发动机
蒸汽机
内燃机
内燃机种类
汽油机
柴油机
四、汽油机的工作原理：
构
造
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。
汽油机工作原理
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
汽油机工作原理
吸气冲程
汽油和空气
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。
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。
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。
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。
柴油机的构造
喷油嘴
进气门
活塞
连杆
排气门
气缸
曲轴
吸气冲程
空气
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。
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
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。
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。
吸气
压缩
做功
排气
内燃机的
冲程和工作循环
问题
汽车在开动前，是如何使内燃机起动的？
答：通过外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程内燃机一旦开始做功，内能就会转化成曲轴的机械能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功，一部分通过飞轮（与曲轴相连的质量较大的轮子）保存起来。然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动，靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的吸气、压缩。这样内燃机就可连续工作下去了。
想想议议：
1、在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？如何转化？
2、哪个冲程使汽车获得动力？
3、哪个冲程排出了汽车的尾气？
1.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。
2.做功冲程使汽车获得动力。
3.排气冲程排出废气。
汽油机和柴油机的区别：
原理：让燃料在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞来做功。
构造：汽油机有火花塞，
柴油机有喷油嘴；
吸气冲程：汽油机的是空气和汽油的混
合物。
柴油机的是纯空气
相同点：
能量转化方式
工作过程相同
都是把内能转化为动能
都有四个冲程：吸气、压缩、做功、排气。
吸气冲
程
压缩冲程
汽油机吸入的是：汽油与空气的混合物。
柴油机吸入的是：纯净的空气。
汽油机在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，是“点燃式”；
柴油机在压缩冲程结束时，喷油嘴喷出雾状的柴油，遇到热空气马上燃烧，是“压燃式”
功率不同：
效率不同：
柴油机功率一般较大，一般应用于大型机械上，
汽油机相对功率较小，一般应用于小型机械上。
柴油机对燃料利用率较高，机械效率较高，
汽油机机械效率较低。
小结：汽油机一个工作循环包括
冲程，活塞往复
次，曲轴转动
圈，做功
次。有
次能量转化。
汽油机工作的四个冲程中，只有
燃气对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的
来完成。必须靠外力来启动.
做功冲程
飞轮的惯性
4
2
2
1
2
