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第三節 熱機
第十四章 內能與熱機
汽車奔馳
觀察思考
列車飛駛
觀察思考
艦船劈波斬浪
飛機凌空穿云
觀察思考
燃料的化學能
工作物質的內能
工作機器的機械能
燃燒
做功
　　火車、輪船、汽車是常見的交通運輸工具，你知道它們的動力來自哪里嗎？它們工作過程中能量是如何轉化的嗎？
觀察思考
熱機
1.定義：
把燃料燃燒時釋放的內能轉變為機械能的裝置，稱為熱機。
2.分類：
蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機、火箭發動機等。
蒸汽機車
火箭發動機
噴氣發動機
火電站的汽輪機
燃料直接在發動機氣缸內燃燒產生動力的熱機，叫做內燃機。內燃機中最常見的是汽油機和柴油機。
進行實驗：在一個試管中裝一些水，用橡膠塞塞緊；然后對試管加熱使水沸騰，觀察現象。
實驗現象：瓶塞被沖出來；管口附近出現“白霧”。
實驗分析：酒精燃燒放出熱量，酒精的化學能轉化為水和水蒸氣的內能； 水蒸氣對瓶塞做功，內能轉化為瓶塞的機械能。
實驗結論：利用內能可以做功。
實驗探究
燃氣內能的轉化
模型圖
實物圖
火花塞
進氣口
排氣口
活塞
曲軸連桿
一、汽油機
吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
排氣沖程
汽油機的一個工作循環
沖程的概念
活塞在氣缸內做一次單向運動（活塞從氣缸的一端運動到另一端）叫做一個沖程
①吸氣沖程
旋轉的飛輪通過曲軸連桿帶動活塞，使活塞從氣缸上部向下運動，進氣閥開啟，空氣和汽油的混合氣體通過進氣道進入缸內。
汽油和空氣
旋轉的飛輪通過曲軸連桿帶動活塞從氣缸上部向下運動，進氣閥開啟，空氣和汽油的混合氣體通過進氣道進入缸內。
活塞運動方向
閥門打開情況
進入的物質
由上向下運動
進氣閥打開
排氣閥關閉
汽油和空氣的混合氣體
吸氣沖程
②壓縮沖程
兩個氣閥關閉，活塞在飛輪帶動下，從氣缸下部向上運動，缸內混合氣體被壓縮，機械能轉化為內能，因此，內能增加、溫度升高、壓強增大。
兩個氣閥關閉，活塞在飛輪帶動下，從氣缸下部向上運動，缸內混合氣體被壓縮，機械能轉化為內能，因此，內能增加、溫度升高、壓強增大。
活塞運動方向
閥門打開情況
能量轉化
由下向上運動
進氣閥關閉
排氣閥關閉
機械能轉化為內能
壓縮沖程
③做功沖程
壓縮沖程結束后做功沖程開始時，氣缸頂部的火花塞發出電火花，缸內氣體爆發性燃燒，高溫高壓氣體迅速膨脹，使活塞向下運動，內能轉化為機械能。
壓縮沖程結束后做功沖程開始時，氣缸頂部的火花塞發出電火花，缸內氣體爆發性燃燒，高溫高壓氣體迅速膨脹，使活塞向下運動，內能轉化為機械能。
活塞運動方向
閥門打開情況
能量轉化
由上向下運動
進氣閥關閉
排氣閥關閉
內能轉化為機械能
做功沖程
④排氣沖程
飛輪因為慣性繼續轉動使活塞上升，排氣閥打開，將燃燒后的廢氣排出缸外。
燃燒后的廢氣
飛輪因為慣性繼續轉動使活塞上升，排氣閥打開，將燃燒后的廢氣排除缸外。
活塞運動方向
閥門打開情況
排出的物質
由下向上運動
進氣閥關閉
排氣閥打開
燃燒的廢氣
排氣沖程
點擊下方圖片觀看視頻——四沖程汽油機
沖程名稱 進氣門 排氣門 活塞運動 曲軸轉動 能的轉化
吸氣沖程 開 閉 向下 半周 ——
壓縮沖程 閉 閉 向上 半周 機械能轉化為內能
做功沖程 閉 閉 向下 半周 內能轉化為機械能
排氣沖程 閉 開 向上 半周 ——
汽油機的工作原理
如圖所示是汽油機的四個沖程，其中屬于壓縮沖程的是（ ）
B
練一練
對外做功1次
飛輪轉動2周
活塞往復2次
有4個沖程
一個工作
循環
在這個四個沖程中，利用曲軸的慣性完成的是吸氣、壓縮和排氣沖程。
發生能量轉化的有兩個沖程：壓縮和做功沖程。
汽油機的一個工作循環
某四沖程汽油機,曲軸轉速1200轉/分,則該汽油機每秒有_____個工作循環，有______個沖程,做功______次,飛輪轉_____周。
20
10
40
10
練一練
噴油嘴
進氣門
活塞
排氣門
氣缸
曲軸連桿
模型圖
實物圖
二、柴油機
柴油機的工作過程
吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
排氣沖程
吸氣沖程
進氣門打開，排氣門關閉?；钊缮隙讼蛳露诉\動，將空氣吸進氣缸。
空氣
壓縮沖程
進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，活塞把空氣壓縮得很小，空氣的壓強更大，溫度更高。在壓縮沖程末，缸內空氣溫度已超過柴油的著火點。
機械能轉化為內能。
做功沖程
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，產生高溫高壓的燃氣，推動活塞向下運動，并通過連桿帶動曲軸轉動。
內能轉化為機械能。
排氣沖程
進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸。
燃燒后的廢氣
點擊下方圖片觀看視頻
——柴油機和汽油機的構造對比
內燃機的應用
汽油機比較輕巧，常用在汽車、飛機和小型農業機械上面。
(1)汽油機的應用
(2)柴油機的應用
柴油比較便宜，但柴油機比較笨重，主要用在載重汽車、拖拉機、坦克上面。
汽油機與柴油機的區別
內燃機 項目 汽油機 柴油機
燃料 汽油 柴油
構造
工作循環 吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
主要特點
主要用途
氣缸頂部是火花塞
氣缸頂部是噴油嘴
吸入汽油和空氣的混合物
吸入純凈的空氣
壓縮程度較小
壓縮程度較大
點燃式
壓燃式
輕巧、效率較低
笨重、效率較高
小汽車和小型農業機
械、低速飛機等
載重汽車、
拖拉機、火車、輪船等
汽油機和柴油機的主要不同是(　　)
A．在構造上汽油機汽缸頂部有噴油嘴，而柴油機的汽缸頂部有火花塞
B．在吸氣沖程中汽油機吸入汽缸的是汽油，柴油機吸入汽缸的是柴油
C．汽油機采用的是點燃式點火，而柴油機采用的是壓燃式點火
D．在壓縮沖程中汽油機汽缸里的溫度和壓強比柴油機里的高
C
練一練
課堂小結
熱機
定義
內燃機
汽油機
柴油機
相同點
區別
工作過程
能量轉化
構造
吸氣沖程吸入氣缸的物質
點火方式
應用領域

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