第十四章 内能的利用

第一节 内能的应用

第四节 热机

班级 姓名 组别

【学习目标】

1、通过实验了解可以利用内能来做功。

2、通过挂图和模型了解四冲程汽油机的基本工作原理。

3、从能量转化的转化的角度认识燃料的热值，并了解内能的利用在人类发展史上的意义。 4、通过能量的转化和转移，认识效率。 5、通过阅读“科学世界”扩展学生的知识面．

【学习重点】：汽油机的工作原理及能的转化过程，燃料的热值． 【学习难点】：热机中的能量转化及损失，了解热机效率． 【课本预习】 热机

1、燃料燃烧时产生的 传给 和 ；塞子受到 的压力而冲出去， 的 转化为塞子的 。

11

2、人们发现 可以 ，并制造了各种利用 的机械—— 。 3、 的种类很多，例如 、 、 、 等。

4、燃料直接在 内燃烧产生 的 叫做 。 是现代社会中最常见的一种 。汽车的动力机械就是 。 5、 可以分为 和 两大类。

汽油机http://www.xk b1.com

6、要使汽油机连续工作，活塞必须能在 内 运动。 在 内 运动时，从 一端 到另一端的过程中，叫做 。多数的汽油机与柴油机都是由 、 、 、 四个冲程的不断 来保证连续工作的。 柴油机

7、 的构造和 相似，但是 通过 ，因此 ，而有一个 。 的工作过程也分为 、 、 、 四个冲程。在 冲程里 吸进汽缸的只有 。在 冲程中， 把 的 体积压缩得非常小，使得 的 已经超过 ，此时从喷油嘴喷出 遇到 热 便立刻 起来。在 中，燃烧 的 使得气体的 和 急剧升高，从而推动 。由于 对 的压缩程度比 更高，因此在 中气体的 也大于 ，因而可以输出 。

8、由于 工作的过程中 较大，要求各有关 具有较高的 ，因此 比较笨重。 【预习检测】

1．热机是将 能转化为 能的机械。

2．内燃机是由 、 、 、 四个冲程组成的。

3．1kg的某种燃料 燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，煤的热值是3×10J/kg，其物理意义是 ，质量 。

4． 与 之比叫做热机的效率，热机的效率总是 。

7

某种燃料的热值与其

【共同探究】

★学生活动一：演示酒精灯对试管中的水加热时，水内能的变化。

水沸腾后会出现____________现象，在这个实验中燃料的______能通过燃烧转化为____能，又通过______对_____做功，把_____能转化为____能。 ★学生活动二：内燃机 第二节

热机的效率 燃料的热值

1、根据日常生活的经验， 质量的不同 ， 时放出的 是 的。 2、燃烧相同 的不同材料， 的 是不同的。例如，燃烧 煤 放出的 ，是燃烧 木柴 热量的 。

12

阅读课本P135解决下列问题。

1．热机是把_________能转化为_________能的装置。 2．什么是内燃机？

3、完成下表中的填空

内燃机的工作过程表 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门开 排气门开 活塞的运 曲轴的运 关 开 关 关 动 向下 向 向 向 动 半周 周 周 周 能量的转化 能→ 能 能→ 能 (1)每个工作循环飞轮转 周,完成 个做功冲程 (2)在一个工作循环中,只有第三个冲程燃气对外做功,其他联系 三个辅冲程不但不做功,还要消挺机械能 (3)做功冲程为其他三个冲程提供能量,其他三个冲程为第三冲程做功提供基础 (4)依靠 的惯性完成吸气、压缩、排气冲程

★学生活动三：阅读燃料的热值，并回答下列问题：

①燃料的种类很多有固态的也有液态的还有_____态的，例如______等。燃料的燃烧是一种___反应，燃烧过程中燃料的___能得到释放，转化为周围物体的____能。

②_______________________叫燃料的热值。

③热值是燃料的一种______，其物理量符号是______。他的单位（字母）是_________。

④干木材的热值是_______________，其物理意义是______________________。要是有4kg的干木材完全燃烧能放出_______J的热量？

想想议议13

讨论问题一讨论137页“想想议议”，并通过阅读教材，完成下列的问题

在新型运载火箭设计成功后，需要设计一种合适的燃料，请你观察课本上的“几种燃料的热值”表格在表中选择合适燃料并说明原因，以及进一步设想由所选燃料带来的需要解决的技术问题。 所选的燃料是 ，原因是

讨论问题二：内能的利用效率：

①思考：我们利用内能可以______和_____。

②由于燃料很难完全燃烧，所以实际放出的热量比计算出的热量值要__的多。而且有效利用的热量又比实际放出的热量__。（填大、小）所以利用内能时就存在效率问题。

③取暖的煤炉子、做饭的煤气炉子等各种炉子是通过燃料的燃烧获得_____能，传递给水、食物一部分为人类服务。其中被人类有效利用的能量是____________________,其计算方法是__________________；提供这些能量的总能量是______提供的。这些总能量的计算方法是_______________________。所以炉子的效率就是_____________________。

④想一想提高炉子效率的有效方法：_________________________________________。

⑤推动汽车的汽油机、柴油机等各种热机是利用内能______。其中对人类有用的部分是热机所做的有用功，其计算方法是________，供这部分有用功的能量来自于_________，其计算方法是____________。所以热机的效率的计算方法是_____________________

⑥在热机的各种能量损失当中_______的能量最多。

【归纳整理】

实质：热机是把_______转化为_________的机器。 工作过程：内燃机工作时都包括_______、______、_______、______四个 冲程，其中将机械能转化为内能的是______冲程，将内能转化

为机械能的是______冲程。

热机

【拓展练习】 定义：___________________________________________

1．摩托车上的热机工作时提供动力的是 ( ) A．吸气冲程 热值 B．压缩冲程C．做功冲程 D．排气冲程 单位：_______

2．我们知道：多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来连续工作的．关于压缩冲程的作用，下列说法正确的是 （ ）

A．将废气排出缸外 B．完成对外做功

C．吸进汽油和空气的混合物 D．压缩燃料和空气的混合物

3．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，下图16.4－1中表示做功冲程的是（ ）

图16.4－1

14

A 甲 B 乙 C 丙 D丁

4．汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，其中在压缩冲程中，气体的温度升高，是通过 方式增加内能的。为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过热传递的方式减少汽缸内能的，用水来包围汽缸是因为水的 。

5．关于热机，下列说法错误的是 （ ） A．热机性能好坏的重要标志之一是热机效率

B．在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率 C．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大 D．在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能

6．氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点。氢气的热值为14．3×107J／kg，完全燃烧0．5 kg的氢气可放出 ________J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值 (变大／不变／变小) 7

．

焦

炭

的

热

值

为

3.0×107

J/kg

，

它

的

物

理为

意

义

是 ，完全燃烧 kg的焦炭放出的热量能把50kg水的温度升高60℃．[不计热量损失，水的比热容J/(kg·℃)]

８．如图16.4－2所示是内燃机的能流图，则内燃机的效率可以表示A.η=［(E1+E2+E3+E4)/E］×100％ B.η=(E2/E)×100％ C.η=［(E1－E3+E4)/E］×100％ D.η=(E1/E)×100％

图 16 . 2 4－

质疑与反思：

4.2×103

为（ ）

15