第1節(jié)　熱機(jī)原理　熱機(jī)效率 (2)

1、第1節(jié) 熱機(jī)原理 熱機(jī)效率（人教2003課標(biāo)版 高中物理選修2-2 第4章熱機(jī)）西安市鄠邑區(qū)第八中學(xué)主講人：李軍昊導(dǎo)入新課 今天形形色色的熱機(jī)已經(jīng)與現(xiàn)代生活和生產(chǎn)密不可分。從車輛中的內(nèi)燃機(jī)、火電站的汽輪機(jī)，到飛機(jī)，到火箭飛機(jī)中的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，熱機(jī)時(shí)時(shí)刻刻在為我們提供著動(dòng)力。引言 熱機(jī)的發(fā)明和發(fā)展是科學(xué)與技術(shù)相結(jié)合的早期范例，熱機(jī)的廣泛應(yīng)用既是人類物質(zhì)文明和社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志，同時(shí)也給人類社會(huì)帶來(lái)了能源、環(huán)境等新的問(wèn)題。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃機(jī)一、熱機(jī)原理 熱機(jī)效率1.熱機(jī) 熱機(jī)是熱力發(fā)電機(jī)的總稱，能夠持續(xù)不斷的把燃料燃燒是釋放的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，都叫做熱機(jī)。熱機(jī)是現(xiàn)在交通和發(fā)電站的基本動(dòng)力源，是目

2、前做廣泛的動(dòng)力機(jī)器。 2.熱機(jī)的種類：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)電機(jī)、火箭。 3.熱機(jī)的源頭蒸汽機(jī) 蒸汽機(jī)是18世紀(jì)，英國(guó)科學(xué)及瓦特在前人工作的基礎(chǔ)上制成了實(shí)用的蒸汽機(jī)。早期的蒸汽機(jī)汽輪機(jī)火箭 熱機(jī)的種類很多，有蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)等。盡管熱機(jī)的種類很多，但是它們的物理學(xué)原理是相同的，基本結(jié)構(gòu)都是由發(fā)熱器、工作部分和冷凝器三個(gè)部分構(gòu)成的。 4.內(nèi)燃機(jī)種類及其工作原理 （1）汽油機(jī)火花塞氣缸進(jìn)氣門活塞連桿排氣門曲軸四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)：吸氣壓縮做功排氣 5.熱機(jī)效率 （1）定義： 用來(lái)做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒所釋放的能量之比。 （2）公式： 功與熱量間的關(guān)系：W=Q1-Q2 熱

3、機(jī)的熱效率：=WQ1 理想熱機(jī)的效率為：理=1-T2 T1 上式 中的T1為發(fā)熱器的絕對(duì)溫度，T2為冷凝器的絕對(duì)溫度。 實(shí)際內(nèi)燃機(jī)的效率只有20%45%；蒸汽機(jī)的效率大約在10%15%,燃料產(chǎn)生的大部分熱量都由廢氣排出機(jī)外。 6.提高熱機(jī)效率的主要途徑 （1）改進(jìn)燃燒方式，增大供氧量，使燃料充分燃燒； （2）提高工質(zhì)（蒸汽或燃?xì)?，?jiǎn)稱工質(zhì)）的溫度，盡量減少各種熱損失； （3）改進(jìn)傳動(dòng)裝置（如凸輪和氣門動(dòng)作不夠協(xié)調(diào)），在熱機(jī)設(shè)計(jì)和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù)； （4）使用優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油，保證良好的潤(rùn)滑，減少因機(jī)件間的摩擦而額外消耗功等。二、熱機(jī) 能源 環(huán)境 熱機(jī)的發(fā)展極大地解放了生產(chǎn)力。熱機(jī)的廣泛使用是社

4、會(huì)工業(yè)化程度的標(biāo)志，但是也導(dǎo)致了世界能源結(jié)構(gòu)的巨大變化。2002年中國(guó)主要能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中國(guó)與世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)（2002） 2002年我國(guó)主要的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)圖顯示：煤炭占66.1%，比例偏大，是環(huán)境污染的主要根源；我國(guó)剩余可采儲(chǔ)量?jī)H占世界剩余可采儲(chǔ)量的1.8%，石油供應(yīng)面臨重大挑戰(zhàn)，我國(guó)能源平均利用率為32%，比發(fā)達(dá)國(guó)家低將近10個(gè)百分點(diǎn)，主要是產(chǎn)品單位耗能比世界平均比高30%。 環(huán)境與生態(tài)保護(hù) （1）內(nèi)能對(duì)環(huán)境的影響 廢氣污染（CO、SO2、氮氧化物在空氣中融入水滴，形成酸雨降落到地面。酸雨會(huì)危害生物，侵蝕地表和建筑物。）煤中含有雜質(zhì)硫，在燃燒時(shí)排放出酸性氣體二氧化硫。空氣污染物中約71%來(lái)自

5、交通，一氧化碳是汽車尾氣中的主要污染物。大都市交通高峰期，空氣中彌漫過(guò)高濃度的一氧化碳對(duì)人體危害很大。大量廢氣會(huì)加劇溫室效應(yīng)，使全球氣溫逐年升高，從而導(dǎo)致氣候異常和海平面上升等氣象、地質(zhì)災(zāi)害。 噪聲污染。酸雨 （2）保護(hù)環(huán)境，減小污染措施。 改進(jìn)燃燒設(shè)備，采取集中供熱，加裝消煙除塵裝置。 提高內(nèi)能的綜合利用率。 把直接燒煤、燃油改為燒其工業(yè)副產(chǎn)品；把內(nèi)能的一次利用變?yōu)槎啻卫茫ㄈ缬糜酂峁┡龋?充分開(kāi)發(fā)、利用污染小或無(wú)污染的能源（如太陽(yáng)能等）。課堂小結(jié) 1.熱機(jī)是熱力發(fā)電機(jī)的總稱，能夠持續(xù)不斷的把燃料燃燒是釋放的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，都叫做熱機(jī)。 2.內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程： 吸氣壓縮做功排氣

6、3.熱機(jī)的效率：用來(lái)做有用功那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比。 4.提高熱機(jī)效率的途徑： 使燃料充分燃燒； 提高熱機(jī)效率途徑，減少熱損失； 保持良好的潤(rùn)滑。隨堂練習(xí) 汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作過(guò)程有相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？ 【解析】（一）相同點(diǎn)： 1.基本構(gòu)造和主要部件的作用相似。 2.每個(gè)工件循環(huán)都經(jīng)歷四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。 3.四個(gè)沖程中，只有做功沖程對(duì)外做功，其余三個(gè)沖程靠飛輪慣性完成。 4.一個(gè)工作沖程中，活塞往復(fù)兩次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，做功一次。 （二）不同點(diǎn)： 1.構(gòu)造不同：汽油機(jī)氣缸頂有火花塞，而柴油機(jī)氣缸頂部有噴油嘴。 2.燃料不同：汽油機(jī)的燃料是汽油，而柴油機(jī)的燃料是柴油。 3.吸氣不同：汽油機(jī)吸進(jìn)汽油和空氣的混合氣體，柴油機(jī)只吸進(jìn)空氣。 4.點(diǎn)火不同：汽油