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第十二章 內能和熱機
第4節 熱機與社會發展
1.知道熱機工作過程中的能量轉化過程。
2.知道內燃機工作的四個沖程。
3.知道熱機與環境的關系，知道提高熱機效率的途徑。
學習目標
熱機推動人類進步
導入新課
（a）從鐮刀到聯合收割機
（b）從馬車到小轎車
（c）從木帆船到遠洋巨輪
燃料的化學能
內 能
機械能
燃 燒
做 功
1.熱機 是人類歷史上最偉大的發明之一。
2.熱機的種類很多有蒸汽機、汽油機、柴油機、燃氣輪機、噴氣發動機
和火箭發動機等。
3.這些熱機的共同特點，是將燃料的化學能通過燃燒轉化為內能，然后通過做功，把內能轉化為機械能。
新知學習
汽油機是用汽油作燃料，使汽油在機器內部燃燒，從而將內能轉化為機械能的一種熱機。
它常用在汽車、飛機、摩托車和小型農業機械上。
知識點一：汽油機
活動
汽油機的主要構造如圖所示，請對照模型與實物圖，弄清汽油機主要部件的作用和工作原理.
研究汽油機的工作原理
汽油機的構造
火花塞
氣缸
進氣門
活塞
連桿
排氣門
曲軸
部件名稱 作用
氣缸 汽油在氣缸的頂部燃燒從而產生高溫、高壓燃氣
活塞 在氣缸內，高溫、高壓燃氣推動活塞做功，將燃氣的內能轉化為機械能
連桿和曲軸 連桿跟活塞相連，曲軸通過傳動裝置跟工作機
相連，將活塞的動力傳給工作機
進氣門 汽油和空氣形成的燃料混合氣的進口
排氣門 燃料燃燒后廢氣的出口
火花塞 點火裝置，能產生電火花使燃料混合物猛烈燃燒
① 吸氣沖程：進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，將汽油和空氣的混合氣吸入氣缸.
汽油機工作時，活塞在氣缸里做往復運動，活塞從氣缸的一端運動到另一端叫做一個沖程(也叫做“行程”)。常見的汽油機要能正常工作，必須連續完成吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，且不斷循環進行，如下圖所示。
② 壓縮沖程：進氣門和排氣門都關閉，活塞由下向上運動，壓縮混合氣，使混合氣的溫度升高
③做功沖程：在壓縮沖程末，火花塞產生火花，混合氣猛烈燃燒，形成高溫、高壓氣體推動活塞向下，對外做功
④ 排氣沖程：進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，將廢氣排出。
圖示是汽油機工作的四個沖程
在四個沖程中，只有做功沖程是將內能轉化為機械能，其他三個沖程均為輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成動作。
汽油機四沖程的特點
沖程名稱 進氣門 排氣門 活塞運動方向 作用 能量的轉化
吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
排氣沖程
開
關
向下
吸入汽
油和空氣
無
關
關
向上
壓縮氣體
提高溫度
關
關
向下
高溫氣體膨脹推動活塞做功
關
開
向上
排出廢氣
無
機械能轉
化為內能
內能轉化
為機械能
一個工作循環里，活塞往返_______次，曲軸轉動________周。_________沖程是燃氣對外做功，其他三個沖程是靠_____________來完成。
兩
做功
兩
飛輪的慣性
請思考汽油機的運轉過程中，燃料放出的能量是否全部用來對外作功了？
燃氣內能E
有用機械能
廢氣損失
散熱損失
機械損失
E1
E2
E3
E4
1. 盡可能使燃料充分燃燒；
2. 盡量減小各種熱量損失；
3. 機件間保持良好的潤滑以減小摩擦。
提高熱機效率的主要途徑：
熱機工作時，用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率。
熱機的效率η ＝×100%
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柴油機是以柴油為燃料的內燃機。柴油機的氣缸頂部沒有火花塞，而是裝有噴油嘴，在高溫、高壓下使柴油混合氣被壓燃，推動活塞做功(圖12－18)。
柴油比汽油便宜，柴油機在效率上也比汽油機高，但它比汽油機笨重，成本也較高，工作時噪聲也較大。由于上述特點，以前柴油機主要用于載重汽車、火車、輪船、拖拉機等大型機械。
由于上述特點，以前柴油機主要用于載重汽車、火車、輪船、拖拉機等大型機械。
現代熱機的出現，極大地改進了人類的工作方式和生活條件。但是，所有熱機工作時都要排放廢氣。熱機排出的廢氣不僅溫度高于環境溫度，而且還含有一氧化碳、二氧化氮、二氧化碳、微粒等各種對人體有害的物質，對環境造成污染，影響人們的身體健康和動植物的生存。
知識點二：熱機與環境
如圖所示的是不達標的汽車尾氣排放以及某城市空氣被嚴重污染的情況。
(a) 不達標的汽車尾氣排放
(b) 城市空氣被嚴重污染
1. 熱機的利用帶來的環境污染
(1) 排出的廢氣溫度較高。
(2) 廢氣中含有各種有害的氣體和粉塵。
(3) 熱機工作時噪聲污染嚴重。
…………
2. 怎樣控制熱機對環境造成的污染
(1) 改進燃燒設備(EFI系統)；
(2)充分利用污染少的能源(無鉛汽油)
(3)在排氣管上安裝消聲器，以減少噪聲污染
…………
1.熱機
種類：蒸汽機、內燃機、噴氣發動機、火箭發動機
共同點：將燃料燃燒時的_____能轉化為 能，
通過做功把____能轉化為______能。
化學
機械
內
內
課堂小結
2. 汽油機
以汽油為燃料的熱機
工作時完成的四個沖程
一個工作循環完成______沖程，其中只有______沖程對外
做功，其他三個沖程為輔助沖程，靠___________來完成
四個
做功
飛輪的慣性
1.汽油機在某個沖程中，進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，
此沖程是（ ）
A.吸氣沖程 B.壓縮沖程
C.做功沖程 D.排氣沖程
C
隨堂訓練

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