人教版 八年級(jí) 物理 第十四章 內(nèi)能的利用 熱機(jī) 熱機(jī)的效率 能量的轉(zhuǎn)化和守恒

第十四章內(nèi)能的利用教育科技演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：軟木塞沖出；管口有“白汽”產(chǎn)生說(shuō)明:水蒸汽對(duì)木塞做功,內(nèi)能減少,它的溫度下降,水蒸汽液化成小水珠.能量轉(zhuǎn)化：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作過(guò)程熱機(jī)蒸汽機(jī)汽油機(jī)、柴油機(jī)（內(nèi)燃機(jī)）燃?xì)廨啓C(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)的種類：熱機(jī)：利用內(nèi)能做功的機(jī)械。蒸汽機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)熱機(jī)的應(yīng)用熱機(jī)的應(yīng)用熱機(jī)的應(yīng)用熱機(jī)的應(yīng)用熱機(jī)的應(yīng)用這些熱機(jī)的共同特點(diǎn)燃料的化學(xué)能內(nèi)能機(jī)械能燃燒做功內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)常見(jiàn)的：汽油機(jī)、柴油機(jī)內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。汽油機(jī)柴油機(jī)汽油機(jī)構(gòu)造火花塞汽缸進(jìn)氣門活塞連桿排氣門曲軸沖程汽油機(jī)工作時(shí)，活塞在汽缸里做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程叫做沖程。連桿曲軸與連桿相連曲軸四缸、六缸發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪吸氣沖程進(jìn)氣門打開(kāi)，排氣門關(guān)閉，活塞由上端向下運(yùn)動(dòng)，汽油和空氣組成的燃料混合物從進(jìn)氣門吸入氣缸。壓縮沖程進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮，壓強(qiáng)增大，溫度升高。做功沖程在壓縮沖程未尾，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?。高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。排氣沖程進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸。汽油機(jī)工作時(shí)，能量的轉(zhuǎn)化吸氣壓縮做功排氣1、在四個(gè)沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化？2、哪個(gè)沖程使汽車獲得了動(dòng)力？3、哪個(gè)沖程排出了汽車的尾氣？機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能獲得動(dòng)力排出尾氣一個(gè)工作循環(huán)：汽油機(jī)工作時(shí)一個(gè)循環(huán)為四個(gè)沖程，周而復(fù)始。一個(gè)工作循環(huán)：完成：

個(gè)沖程?；钊和鶑?fù)

次。曲軸：轉(zhuǎn)動(dòng)

周。對(duì)外做功：

次。輔助沖程：靠飛輪的

來(lái)完成?？偨Y(jié)汽油機(jī)一個(gè)循環(huán)過(guò)程的特點(diǎn)：四兩兩一慣性說(shuō)明：在四個(gè)沖程中，只有做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其他三個(gè)沖程均為輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來(lái)完成動(dòng)作。內(nèi)燃機(jī)的啟動(dòng)

內(nèi)燃機(jī)不能自行啟動(dòng)。開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要靠外力使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，由曲軸通過(guò)連桿帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，以后內(nèi)燃機(jī)才能自己工作。柴油機(jī)構(gòu)造噴油嘴汽缸進(jìn)氣門活塞連桿排氣門曲軸柴油機(jī)空氣

進(jìn)氣門打開(kāi)，排氣門關(guān)閉。活塞由上端向下端運(yùn)動(dòng)，將空氣吸進(jìn)氣缸。吸氣沖程柴油機(jī)

進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞把空氣壓縮得很小，空氣的壓強(qiáng)更大，溫度更高。在壓縮沖程末，缸內(nèi)空氣溫度已超過(guò)柴油的著火點(diǎn)。壓縮沖程柴油機(jī)

在壓縮沖程末，從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣立即猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。做功沖程柴油機(jī)

進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸。排氣沖程燃燒后的廢氣汽油機(jī)、柴油機(jī)的相同點(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。汽油機(jī)、柴油機(jī)的不同點(diǎn)1．構(gòu)造不同：汽油機(jī)汽缸頂有火花塞，而柴油機(jī)汽缸頂部有噴油嘴。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：汽油機(jī)屬點(diǎn)燃式點(diǎn)火，柴油機(jī)屬壓燃式點(diǎn)火。壓縮比內(nèi)燃機(jī)氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，是內(nèi)燃機(jī)的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)?；钊幱谙轮裹c(diǎn)時(shí)氣缸有最大容積，用Va表示；活塞處于上止點(diǎn)時(shí)氣缸內(nèi)的容積稱為燃燒室容積，用Vc表示。內(nèi)燃機(jī)的壓縮比ε為ε=Va/Vc在一般大氣壓下，汽油的燃點(diǎn)427℃。在一般大氣壓下，柴油的燃點(diǎn)220℃。內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用(1)汽油機(jī)的應(yīng)用

汽油機(jī)比較輕巧，常用在汽車、飛機(jī)和小型農(nóng)業(yè)機(jī)械上面。(2)柴油機(jī)的應(yīng)用

柴油比較便宜，但柴油機(jī)比較笨重，主要用在載重汽車、拖拉機(jī)、坦克、火車、輪船上面。熱機(jī)能量的損耗熱機(jī)的效率●由上圖可知，真正做有用功的能量只占燃料所釋放能量的一部分?！裎锢韺W(xué)中把用來(lái)做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量的之比叫做熱機(jī)效率，即：

η=W有Q燃燒放熱×100%汽油機(jī)效率約為：20%~30%；柴油機(jī)效率約為：30%~45%。怎樣提高熱機(jī)效率1、使燃料充分燃燒；2、盡量減少各種熱量損失；3、保持良好的潤(rùn)滑，減少因克服摩擦阻力而額外消耗的能量。雖然熱機(jī)為人類的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，但由于熱機(jī)需要燃燒燃料且燃料的利用率很低給環(huán)境帶來(lái)了許多污染問(wèn)題。熱機(jī)與環(huán)境1、廢氣污染

（1）排出的廢氣溫度較高。使城市溫度升高，會(huì)形成“熱島效應(yīng)”。

（2）廢氣中含有各種對(duì)人體有害的氣體，形成酸雨，直接影響人們的身體健康和動(dòng)植物的生存。

2、噪聲污染怎樣控制熱機(jī)對(duì)環(huán)境造成的污染？（1）改進(jìn)燃燒設(shè)備，消除煙塵，減少?gòu)U氣污染；（2）在排氣管上安裝消聲器，減少噪聲污染；（3）充分利用污染少和無(wú)污染的能源，發(fā)展新能源汽車是當(dāng)務(wù)之急。替代熱機(jī)電動(dòng)車天然氣汽車太陽(yáng)能汽車熱值三、燃料的熱值：

2、燃燒相同質(zhì)量的不同燃料，放出的熱量不同。

1、燃料的種類很多，可分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。三、燃料的熱值：

3、燃料的熱值：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。

4、熱值的單位：J/kg5、熱值的符號(hào)：q三、燃料的熱值：

一些燃料的熱值

(7.1～8.8)×10/(J·m)天然氣3.0×10/(J·kg)酒精約3.9×10/(J·kg)煤氣3.4×10/(J·kg)木炭1.4×10/(J·kg)氫3.0×10/(J·kg)焦炭4.6×10/(J·kg)汽油約3.4×10/(J·kg)無(wú)煙煤4.6×10/(J·kg)煤油約2.9×10/(J·kg)煙煤3.3×10/(J·kg)柴油約1.2×10/(J·kg)干木柴777777777877-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-3-3熱值三、燃料的熱值：6、燃料燃燒放熱計(jì)算：小明某次用火爐燒水時(shí)，共消耗了1.5kg的煙煤，試計(jì)算這些煙煤完全燃燒放出多少焦的熱量（煙煤的熱值q=2.7×107J/kg)?解：Q=mq=1.5kg×2.7×107J/kg=4.05×107J答：這些煤完全燃燒放出的熱量為4.05×107JQ=mq練習(xí)用家用燃?xì)鉄崴鳠丛瑁偃缦匆淮卧枰玫籼烊粴?.14米3.問(wèn):完全燃燒這么多的天然氣能放出多少焦的熱量？(q=8×107焦耳/米3)四、燃料的利用率：

思考：上例中小明燒水用了1.5kg的煙煤，這些煤完全燃燒放出的熱量為4.05×107J，實(shí)際放出的熱量是4.05×107J嗎？為什么？水實(shí)際吸收的熱量呢？水實(shí)際吸收的熱量，稱為有效利用的熱量。四、燃料的利用率：

1、爐子的效率：有效利用的熱量（水吸收的熱量）與燃料完全燃燒放出的熱量之比。公式：η=Q吸Q放=cm△tmq四、燃料的利用率：

2、提高燃料利用率，節(jié)約能源1）使煤充分燃燒：將煤磨成煤粒，加大送風(fēng)量。2）加大受熱面積，減少煙氣帶走的熱量：火電站化學(xué)能（100﹪）內(nèi)能機(jī)械能燃燒不完全損失的能量廢氣帶走的能量克服摩擦損失的能量電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)發(fā)熱損失的能量散熱損失的能量發(fā)電機(jī)蒸氣輪機(jī)鍋爐散熱損失的能量克服摩擦損失的能量電能（30﹪）火電站能流圖計(jì)算:1.完全燃燒15