12.4-热机与社会发展.ppt

第十二章第十二章 内能与热机内能与热机12.4 热机与社会发展热机与社会发展1课堂讲解课堂讲解2课时流程课时流程热热机机汽汽油机油机 柴油柴油机机热热机与环境机与环境课后课后作业作业逐点逐点导讲练导讲练课堂课堂小结小结当堂当堂检测检测内能做功转化为机械能内能做功转化为机械能点点击击播播放放视视频频知知1 1讲讲1知识点热机把把内能内能转转化化为为机械能机械能的机器。的机器。定定义义工作原理工作原理利用内能做功。利用内能做功。知知1 1讲讲1.常常见见的的热热机：机：蒸汽机、内燃机、汽蒸汽机、内燃机、汽轮轮机、机、喷喷气气发动发动 机等。机等。2.常常见见的内燃机：的内燃机：汽油机和柴油机。汽油机和柴油机。要点精析要点精析：(1)汽油机的汽缸里燃汽油机的汽缸里燃烧烧的是汽油。的是汽油。(2)柴油机的汽缸里燃柴油机的汽缸里燃烧烧的是柴油。的是柴油。知知1 1讲讲【例例1】中考中考聊城聊城如如图图所示，在橡胶塞受到水蒸气的所示，在橡胶塞受到水蒸气的压压力而冲出的力而冲出的过过程中，以下程中，以下说说法正确的是法正确的是()A试试管口出管口出现现的的“白白雾雾”是气体是气体B水蒸气水蒸气对对外做功，内能增加外做功，内能增加C水蒸气的温度升高水蒸气的温度升高D这这个个实验实验基本展示了蒸汽机的工作原理基本展示了蒸汽机的工作原理D（来自（来自点拨点拨）知知1 1讲讲【解析解析】水蒸气推水蒸气推动动橡胶塞做功，将内能橡胶塞做功，将内能转转化化为为机械能机械能(热热机机的工作原理的工作原理)，水蒸气内能减小，温度降低，液化形，水蒸气内能减小，温度降低，液化形成小水珠，即成小水珠，即“白白雾雾”。总 结知知1 1讲讲 1.热热机工作机工作时时能量的能量的转转化化过过程：程：2.内能的两种内能的两种应应用用 利用内能加利用内能加热热：内能可以直接用来加内能可以直接用来加热热物体，物物体，物 体体获获得内能后，温度会升高，其得内能后，温度会升高，其实质实质是能量的是能量的转转 移移过过程，如程，如烧烧水等。水等。利用内能做功：利用内能做功：使内能使内能转转化化为为我我们们需要的机械能，需要的机械能，其其实质实质是能量的是能量的转转化化过过程，如小汽程，如小汽车车等用燃料燃等用燃料燃 烧释烧释放的内能来推放的内能来推动动机械机械对对外做功。外做功。燃烧燃烧做功做功燃料的化学能燃料的化学能内能内能机械能机械能知知1 1练练（来自（来自典中点典中点）(中考中考内江内江)以下机械属于以下机械属于热热机的是机的是()A火箭火箭发动发动机机 B发电发电机机C滑滑轮组轮组 D洗衣机洗衣机1如如图图所示，是世界上早期所示，是世界上早期的蒸汽机汽的蒸汽机汽车车模型，燃料模型，燃料燃燃烧烧使水温升高，水的使水温升高，水的_能增加，再能增加，再转转化化为为汽汽车车的的_能，能，使汽使汽车车前前进进。2知知2 2导导2知识点汽油机分为分为汽油机汽油机和和柴油机柴油机两大类两大类使用汽油作为燃料的使用汽油作为燃料的叫叫汽油机汽油机。使用柴油作为燃料的使用柴油作为燃料的叫叫柴油机柴油机。内燃机的分类内燃机的分类知知2 2讲讲1构造构造知知2 2讲讲鼠鼠标标放放在在图图片片上上显显示示文文字字知知2 2讲讲2工作过程工作过程点击演示汽油机工作过程点击演示汽油机工作过程知知2 2讲讲1.吸气吸气冲程冲程进进气气门门打开，排气打开，排气门门关关闭闭。活塞由上端向下端。活塞由上端向下端运运动动，汽油和空气，汽油和空气组组成的燃料混合物从成的燃料混合物从进进气气门门进进入汽缸。入汽缸。点点击击演演示示汽汽油油机机工工作作过过程程知知2 2讲讲2.压缩压缩冲程冲程进进气气门门和排气和排气门门都关都关闭闭，活塞向上运，活塞向上运动动，燃料混合物，燃料混合物被被压缩压缩，压压强强增大，温度升高。增大，温度升高。机械能机械能转转化化为为内能内能。知知2 2讲讲3.做功冲程做功冲程在在压缩压缩冲程末尾，火花塞冲程末尾，火花塞产产生火花，使燃料猛烈燃生火花，使燃料猛烈燃烧烧，产产生高温高生高温高压压的燃气，推的燃气，推动动活塞向下运活塞向下运动动，并通，并通过连过连杆杆带动带动曲曲轴转动轴转动。内能内能转转化化为为机械能机械能。知知2 2讲讲4.排气冲程排气冲程进进气气门门关关闭闭，排气，排气门门打开，活塞向上运打开，活塞向上运动动，把，把废废气排气排出汽缸。出汽缸。总 结知知2 2讲讲1.主要主要结结构：构：进进气气门门、排气、排气门门、火花塞、汽缸、火花塞、汽缸、连连杆、曲杆、曲轴轴、飞轮飞轮等等2.四冲程汽油机的工作四冲程汽油机的工作过过程：程：吸气冲程吸气冲程、压缩压缩冲程冲程、做功冲程做功冲程、排气冲程排气冲程总 结知知2 2讲讲冲程冲程名称名称进进气气门门排气排气门门活塞的活塞的运运动动冲程的作用冲程的作用能的能的转转化化吸气吸气冲程冲程开开闭闭向下向下吸入燃料和空气的混合物吸入燃料和空气的混合物压缩压缩冲程冲程闭闭闭闭向上向上压缩压缩燃料和空气的混合物，燃料和空气的混合物，使其内能增大，温度升高使其内能增大，温度升高机械能机械能转转化化为为内能内能做功做功冲程冲程闭闭闭闭向下向下火花塞火花塞产产生生电电火花，点燃燃火花，点燃燃料，高温高料，高温高压压的燃气推的燃气推动动活活塞做功，通塞做功，通过连过连杆、曲杆、曲轴带轴带动飞轮转动动飞轮转动内能内能转转化化为为机械能机械能排气排气冲程冲程闭闭开开向上向上排出排出废废气气总 结知知2 2讲讲3.要点提示：要点提示：(1)内燃机的活塞从汽缸的一端运内燃机的活塞从汽缸的一端运动动到另一端的到另一端的过过程叫程叫 一个冲程一个冲程。(2)多数内燃机是由吸气冲程、多数内燃机是由吸气冲程、压缩压缩冲程、做功冲程和冲程、做功冲程和 排气冲程排气冲程不断循不断循环环来保来保证连续证连续工作的。工作的。(3)四冲程内燃机的一个工作循四冲程内燃机的一个工作循环环中，只有中，只有做功冲程是做功冲程是 燃气推燃气推动动活塞做功活塞做功，其他三个冲程是，其他三个冲程是辅辅助冲程，要助冲程，要 靠安装在曲靠安装在曲轴轴上的上的飞轮飞轮的的惯惯性性来完成。来完成。知知2 2讲讲（来自（来自点拨点拨）【例例2】中考中考泰安泰安四冲程汽油机工作四冲程汽油机工作时时，哪个冲程将机，哪个冲程将机械能械能转转化化为为内能内能()A压缩压缩冲程冲程B做功冲程做功冲程C吸气冲程吸气冲程 D排气冲程排气冲程【解析解析】将机械能将机械能转转化化为为内能的是内能的是压缩压缩冲程，冲程，将内能将内能转转化化为为机械能的是做功冲程。机械能的是做功冲程。A总 结知知2 2讲讲 压缩压缩冲程，关冲程，关键键是是压缩压缩，是，是对对工作物工作物质质做功，做功，把把机械能机械能转转化化为为内能内能。做功冲程的关。做功冲程的关键键是是做功做功，是工作，是工作物物质对质对外做功，外做功，把内能把内能转转化化为为机械能机械能。知知2 2讲讲中考中考沈阳沈阳小汽小汽车车的的动动力来自汽油机，在如力来自汽油机，在如图图所示所示的示意的示意图图中，中，图图_表示的是四冲程汽油机的表示的是四冲程汽油机的吸气冲程。吸气冲程。【例例3】（来自（来自点拨点拨）甲甲知知2 2讲讲【解析解析】根据气根据气门门开、开、闭闭情况和活塞运情况和活塞运动动方向方向进进行判断：行判断：总 结知知2 2讲讲 活塞运活塞运动动方向可方向可联联想想“尖尖”字字进进行巧行巧记记：尖字的：尖字的上半部分是上半部分是“小小”，下半部分是，下半部分是“大大”，当，当连连杆和曲杆和曲轴轴的形状如的形状如“小于号小于号”时时，表示活塞，表示活塞向上运向上运动动；当；当连连杆和曲杆和曲轴轴的形状如的形状如“大于号大于号”时时，表示活塞，表示活塞向下运向下运动动。(中考中考潍潍坊坊)汽汽车车已成已成为现为现代生活中不可缺少的一部代生活中不可缺少的一部分，汽油机的四个冲程中，使汽分，汽油机的四个冲程中，使汽车获车获得得动动力的是力的是()A吸气冲程吸气冲程 B压缩压缩冲程冲程C做功冲程做功冲程 D排气冲程排气冲程(中考中考自自贡贡)内燃机一个工作循内燃机一个工作循环环有吸气、有吸气、压缩压缩、做、做功、排气四个冲程，功、排气四个冲程，实现实现将内能将内能转转化化为为机械能的是机械能的是_冲程。冲程。发动发动机运行前必机运行前必须须加加润润滑油，是滑油，是为为了了_。知知2 2练练1（来自（来自典中点典中点）2知知3 3导导3知识点汽油机喷油嘴喷油嘴柴油机的构造柴油机的构造知知3 3讲讲喷油嘴喷油嘴进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门气缸气缸曲轴曲轴知知3 3讲讲柴油机的工作原理是什么柴油机的工作原理是什么呢？呢？吸气冲程吸气冲程压缩冲程压缩冲程做功冲程做功冲程排气冲程排气冲程知知3 3讲讲吸气冲程吸气冲程空空气气进气门打开，排气进气门打开，排气门关闭。活塞由上门关闭。活塞由上端向下端运动，将端向下端运动，将空气吸进气缸。空气吸进气缸。知知3 3讲讲压缩冲程压缩冲程进气门和排气门都关闭，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。已超过柴油的着火点。知知3 3讲讲做功冲程做功冲程在压缩冲程末，从喷油嘴在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到空气喷出的雾状柴油遇到空气立即猛烈燃烧，产生高温立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动下运动，并通过连杆带动曲轴转动。曲轴转动。知知3 3讲讲排气冲程排气冲程进气门关闭，排气进气门关闭，排气门打开，活塞向上门打开，活塞向上运动，把废气排出运动，把废气排出气缸。气缸。燃燃烧烧后后的的废废气气知知3 3讲讲机种机种项项目目汽油机汽油机柴油机柴油机构造构造汽缸汽缸顶顶部有火花塞部有火花塞汽缸汽缸顶顶部有部有喷喷油嘴油嘴燃料燃料汽油汽油柴油柴油工工作作过过程程吸气冲程吸气冲程吸吸进进汽油和空气的混合物汽油和空气的混合物吸吸进进空气空气压缩压缩冲程冲程燃料被燃料被压缩压缩后后，压压强强达达615 atm，温度温度达达250300 空气被空气被压缩压缩后后，压压强强达达3545 atm，温度达，温度达500700 做功冲程做功冲程火花塞点火火花塞点火，燃料，燃料燃燃烧烧，即即点燃式点燃式喷喷油嘴油嘴喷喷出出雾雾状柴状柴油，遇高温燃油，遇高温燃烧烧，即即压压燃式燃式用途用途轻轻巧、体巧、体积积小，常用于汽小，常用于汽车车、轻轻型型飞飞机等机等笨重、笨重、经济经济、功率、功率大，主要用于大，主要用于载载重重汽汽车车、轮轮船、坦克、船、坦克、带动发电带动发电机等机等利用利用对对比法比法分析柴油机和汽油机的不同点：分析柴油机和汽油机的不同点：知知3 3讲讲1.热热机运机运转转中，中，对对外做的外做的有用功有用功与燃料与燃料完全燃完全燃烧烧所所释释放放 的能量的比的能量的比值值称称为热为热机效率，机效率，这这种定种定义义运用了比运用了比值值定定 义义法。法。2.热热机效率的机效率的计计算公式算公式为为 。热热机工作机工作时时，真正，真正 转转化化为对为对外做有用功的能量只是燃料燃外做有用功的能量只是燃料燃烧时烧时所所释释放能放能 量的一部分，所以任何量的一部分，所以任何热热机的效率都不可能达到机的效率都不可能达到 100%。知知3 3讲讲3.提高提高热热机效率的主要途径是减少机效率的主要途径是减少热热机工作中的各种能量机工作中的各种能量 损损失。失。提高提高热热机效率的主要措施是：机效率的主要措施是：使燃料尽可能充分燃使燃料尽可能充分燃烧烧；尽量减少各种尽量减少各种热热量散失；量散失；使用使用时时注意保养，保注意保养，保证证良好的良好的润润滑，减少因克服摩擦而滑，减少因克服摩擦而 额额外消耗的能量。外消耗的能量。知知3 3讲讲汽油机和柴油机的主要不同是汽油机和柴油机的主要不同是()A在构造上汽油机汽缸在构造上汽油机汽缸顶顶部有部有喷喷油嘴，而柴油机油嘴，而柴油机 的汽缸的汽缸顶顶部有火花塞部有火花塞B在吸气冲程中汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油在吸气冲程中汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油 机吸入汽缸的是柴油机吸入汽缸的是柴油C汽油机采用的是点燃式点火，而柴油机采用的汽油机采用的是点燃式点火，而柴油机采用的 是是压压燃式点火燃式点火D在在压缩压缩冲程中汽油机汽缸里的温度和冲程中汽油机汽缸里的温度和压压强强比柴比柴 油机里的高油机里的高【例例4】（来自（来自点拨点拨）C知知3 3讲讲【解析解析】汽油机汽缸汽油机汽缸顶顶部是一个火花塞，而柴油机汽缸部是一个火花塞，而柴油机汽缸顶顶 部部是一个是一个喷喷油嘴，油嘴，这这是汽油机和柴油机在构造上是汽油机和柴油机在构造上 的的区区别别。此此外，汽油机和柴油机吸气冲程外，汽油机和柴油机吸气冲程时时吸吸入的入的工作工作物物 质质、压缩压缩冲程冲程时时的的压缩压缩程度及点火方程度及点火方式都式都有所有所不不 同同。总 结知知3 3讲讲 分析汽油机和柴油机的不同点，分析汽油机和柴油机的不同点，应紧应紧扣扣“汽油机汽油机汽缸汽缸顶顶部有一个部有一个火花塞火花塞、柴油机汽缸、柴油机汽缸顶顶部有一个部有一个喷喷油油嘴嘴”这这一关一关键键点。点。在四冲程柴油机的工作在四冲程柴油机的工作过过程中，通程中，通过过做功增加汽缸做功增加汽缸内空气内能的冲程是内空气内能的冲程是()A吸气冲程吸气冲程 B压缩压缩冲程冲程C做功冲程做功冲程 D排气冲程排气冲程(中考中考巴中巴中)在寒冬季在寒冬季节节，小明同学双手互搓后感，小明同学双手互搓后感觉觉手上手上发热发热，这这是通是通过过_的方式改的方式改变变手的内能，手的内能，这这与柴油机工作中与柴油机工作中_冲程的能量冲程的能量转转化相同。化相同。知知3 3练练1（来自（来自典中点典中点）24知识点热机与环境热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题多环境污染问题。知知4 4讲讲知知4 4讲讲知知4 4讲讲知知4 4讲讲1.热热机的利用机的利用带带来的来的环环境境污污染主要有染主要有大气大气污污染染和和噪声噪声 污污染。染。2.燃料造成大气燃料造成大气污污染的染的主要原因主要原因是：燃料中有是：燃料中有杂质杂质，燃燃烧烧会生成会生成二氧化氮二氧化氮、二氧化硫二氧化硫和和一氧化碳等一氧化碳等有害有害 气体和粉气体和粉尘尘。3.为为了保了保护环护环境，人境，人们们采取措施，减少采取措施，减少废废气和粉气和粉尘尘的的 污污染以及噪声染以及噪声污污染。染。知知4 4讲讲保保护护的的环环境的措施：境的措施：1.改改进进燃燃烧设备烧设备，加装消烟除，加装消烟除尘尘装置装置;2.集中供集中供热热；3.改用气体燃料，普及煤气和天然气；改用气体燃料，普及煤气和天然气；4.充分开充分开发发利用利用污污染少和无染少和无污污染的新能源。染的新能源。知知4 4讲讲A、B、C中的措施均有利于中的措施均有利于缓缓解汽解汽车车尾气造成的尾气造成的环环境境污污染；染；D中措施目前来中措施目前来讲讲并不并不现实现实，故，故选选D。汽汽车发动车发动机是典型的机是典型的热热机，随着生活水平的提高，汽机，随着生活水平的提高，汽车车已逐已逐渐进渐进入百姓家庭，入百姓家庭，为为人人们们的出行的出行带带来了方便，来了方便，但汽但汽车车尾气的排放尾气的排放对环对环境造成了境造成了严严重的破坏，下列控重的破坏，下列控制汽制汽车车尾气的尾气的污污染的措施中，不可行的是染的措施中，不可行的是()A制定制定严严格排放格排放标标准准 B推广无推广无铅铅汽油汽油C发发展展电动电动汽汽车车 D淘汰汽淘汰汽车车【例例5】（来自（来自点拨点拨）D【解析解析】知知4 4练练为为了了节约节约能源，需要提高能源，需要提高热热机的效率，下列措施中机的效率，下列措施中不能提高效率的是不能提高效率的是()A尽可能使燃料充分燃尽可能使燃料充分燃烧烧B尽量延尽量延长热长热机的工作机的工作时间时间C尽量减少由于尽量减少由于热传递热传递而散失的能量而散失的能量D尽量减少尽量减少热热机部件之机部件之间间的摩擦的摩擦1（来自（来自典中点典中点）知知4 4练练内燃机的大量使用，促内燃机的大量使用，促进进了社会的了社会的进进步，使人步，使人们们享享受了受了现现代文明，但在使用内燃机的同代文明，但在使用内燃机的同时时也也给给人人类带类带来了来了污污染，染，这这主要是指主要是指_污污染。染。2（来自（来自典中点典中点）内能转化内能转化为机械能为机械能热机热机四个冲程四个冲程分类分类构造构造识别识别并比并比较较做功冲程和做功冲程和压缩压缩冲程：冲程：一是看活塞的运动方向，一是看活塞的运动方向，二是看火花塞是否产生电火花。二是看火花塞是否产生电火花。（来自（来自典中点典中点）（来自教材）（来自教材）如如图图是汽油机工作是汽油机工作时时的四冲程示意的四冲程示意图图（已打乱（已打乱顺顺序），其中表示做功冲程的是序），其中表示做功冲程的是图图_，压缩压缩冲程冲程的是的是图图_。1（a a）（b b）（c c）（d d）（来自教材）（来自教材）在汽油机的做功冲程中，高温、高在汽油机的做功冲程中，高温、高压压的燃气推的燃气推动动活活塞向下运塞向下运动动做功，燃气自身的温度做功，燃气自身的温度_，内能，内能_；而在；而在压缩压缩冲程中，活塞向上运冲程中，活塞向上运动动,压缩压缩混合混合气做功，混合气的温度气做功，混合气的温度_，内能，内能_。(选选填填“升高升高”“降低降低”或或“增加增加”“减少减少”)2把内能把内能转转化化为为_能的机器叫能的机器叫热热机。其工机。其工作作过过程中，先将燃料的程中，先将燃料的_能能转转化化为为内能，内能，再将内能再将内能转转化化为为_ 能。能。3（来自（来自典中点典中点）4 汽油机工作汽油机工作时时，气缸内燃气温度最高、，气缸内燃气温度最高、压压强强最大最大的的时时刻是刻是()A吸气冲程吸气冲程结结束束B做功冲程做功冲程结结束束C压缩压缩冲程冲程结结束，火花塞点火前的瞬束，火花塞点火前的瞬间间D压缩压缩冲程冲程结结束，火花塞点火后的瞬束，火花塞点火后的瞬间间5 单单缸四冲程内燃机工作缸四冲程内燃机工作时时，依靠，依靠飞轮飞轮的的惯惯性来完性来完成的冲程有成的冲程有()A吸气、做功和排气冲程吸气、做功和排气冲程B吸气、吸气、压缩压缩和做功冲程和做功冲程C压缩压缩、做功和排气冲程、做功和排气冲程D吸气、吸气、压缩压缩和排气冲程和排气冲程（来自（来自典中点典中点）如如图图是汽油机的工作是汽油机的工作过过程示意程示意图图，则则其工作其工作过过程中：程中：(1)吸气冲程：吸气冲程：进进气气门门打开，排气打开，排气门门关关闭闭，活塞向下，活塞向下运运动动，吸入，吸入_。(2)压缩压缩冲程：冲程：进进气气门门与排气与排气门门都都 关关闭闭，活塞，活塞_运运动动，燃料混合物被，燃料混合物被压缩压缩。(3)做功冲程：做功冲程：进进气气门门与排气与排气门门都都_，火花塞，火花塞产产生生电电火花使燃料猛烈燃火花使燃料猛烈燃烧烧，推，推动动活塞活塞对对外做功。外做功。(4)排气冲程：排气冲程：进进气气门门关关闭闭，排气，排气门门打开，活塞打开，活塞_运运动动，把，把废废气排出汽缸。气排出汽缸。6（来自（来自典中点典中点）请请完成完成典中点典中点剩余部分剩余部分习题习题。