14.1 热机（原卷版）

第十四章 内能的利用 第1 节 热机 1 知道热机的概念，了解热机的工作原理。知道内能的应用在人类社会发展史上的重要作用。 2 了解汽油机的构造和工作过程。 3 了解柴油机的构造和工作过程。 一、热机： 1 内能的利用方式： 热传递 和 做功 ； （1）利用内能来加热：从能的角度看，这是内能的 转移 过程； （2）利用内能来做功：从能的角度看，这是内能 转化 为机械能。 2 热机是利用内能做功的机械： 热机：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等； 3 内燃机分为 汽油机 和 柴油机 两大类 ； 4 汽油机： ①汽油在气缸里面燃烧时生成高温高压的燃气， 推动活塞做功，活塞移动带动曲轴转动； ②活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到 另一端的过程，叫做一个冲程； ③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保证连续工作； 一个工作循环，曲轴和飞轮转动 2 周，活塞往复 2 次（ 4 冲程），对外做功 1 次。 二、汽油机的四个冲程： 1 吸气冲程：进气阀门打开，排气阀门关闭，活塞向下运动。（同时吸入汽油与空气） 2 压缩冲程：进气阀门、排气阀门都关闭；活塞向上运动；机械能转化为 内能 。 3 做功冲程：进气阀门、排气阀门都关闭；火花塞点火；汽油燃烧放热膨胀，推动活塞向下运动，对外做功；内 能 学习目标 1 预习导学 02 转化为 机械能 。(只有做功冲程对外做功) 4 排气冲程：进气阀门关闭，排气阀门打开；活塞向上运动；排出废气。 一个工作循环，曲轴和飞轮转动 2 周，活塞往复 2 次（ 4 冲程），对外做功 1 次。 三、柴油机、汽油机和柴油机的区别： 1 汽油机和柴油机剖面图： （1）汽油机的构造 （2）柴油机的构造 2 柴油机的工作原理： （1）柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程； （2）在吸气冲程里，吸进气缸的只有空气； （3）在压缩冲程中，活塞把空气的体积压缩得非常小，使得空气的温度很高； （4）在压缩冲程结束的时候，气缸内空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油，遇到热空 气便立刻燃烧起来； （5）柴油机工作过程中压强比较大，要求各有关零部件具有较高的结构强度，因此柴油机比较笨重。 3 柴油机和汽油机的区别： ①汽油机气缸顶部有火花塞，柴油机气缸顶部有喷油嘴； ②汽油机吸气冲程吸入的是汽油与空气的混合物，柴油机吸气冲程只吸入空气； ③汽油机点火方式为点燃式，柴油机点火方式压燃式； ④汽油机的效率低，柴油机效率高； ⑤汽油机机体较轻，柴油机机体较重。 知识点一：热机 【探究重点】 1、定义：把内能转化为机械能的机械叫做热机。 2、热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 【例题精讲】．（2023•牡丹江）以下机械属于内燃机的是（ ） ．火箭喷气发动机 B．汽油机 ．滑轮组 D．洗衣机 【巩固训练】（2022•温江区模拟）以下机械属于热机的是（ ） ．喷气发动机 B．滑轮组 ．洗衣机 D．螺旋式千斤顶 知识点二：内燃机 【探究重点】 1、内燃机是现代社会中最常见的一种热机，分为汽油机和柴油机两大类。 探究提升 03 机种 项目 汽油机 柴油机 构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴 燃料 汽油 柴油 点燃方式 点燃式 压燃式 工 作 过 程 吸气 冲程 吸入汽油与空气的混合物 只吸入空气 压缩 冲程 燃料被压缩后，缸内压强较高 空气被压缩后，缸内压强很高 做功 冲程 压缩冲程末火花塞点火 压缩冲程末喷油嘴喷出雾状柴油 效率 20%—30% 30%—45% 用途 轻巧、体积小，常用于小型汽车、飞机和小 型农业器械 笨重、经济、功率大，主要用于载重汽车、 轮船、坦克 2、内燃机工作过程 （1）冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 （2）内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。活塞往复运动2 次。 （3）四冲程汽油机工作示意图 ①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸。 ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。机械能转化为内能。 ③做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动， 带动曲轴转动，对外做功。内能转化为机械能。 ④排气冲程：进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 总结：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程。 【例题精讲】（2023•阜新）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，属于机械能转化为内能的是（ ） ． B． ． D． 【巩固训练】（2023•大连）四冲程汽油机在工作过程中，将燃气的内能转化为机械能的冲程是（ ） ．吸气冲程 B．压缩冲程 ．做功冲程 D．排气冲程 1．（2023•武汉模拟）如图所示，烧瓶内盛少量水。给瓶内打气，当瓶塞跳出时，可以看到瓶内出现白雾。瓶塞 跳出的这个过程中下列有关说法正确的是（ ） 强化训练 040 ．瓶内气体的内能减小 B．瓶内气体分子热运动加剧 ．瓶内气体通过热传递方式改变了其内能 D．该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程相同 2．（2023•芦淞区模拟）如图所示，吹气球时，气球没握住飞跑了！捡起气球会发现它的嘴部温度变低了，该过 程与内燃机四冲程中相同的是（ ） ． B． ． D． 3．（2023•海南模拟）2023 年1 月9 日，我国在文昌航天发射场使用长征七号运载火箭，成功将实践二十三号卫 星发射升空。汽油机四个冲程中有能量转化，且与火箭发射时的主要能量转化情况相同的是（ ） ．吸气冲程 B．压缩冲程 ．做功冲程 D．排气冲程 4．（2023•宝山区二模）四冲程汽油机在工作过程中，将燃气的内能转化为机械能的冲程是（ ） ．吸气冲程 B．压缩冲程 ．做功冲程 D．排气冲程 5．（2023•南关区校级四模）如图，用酒精灯加热试管中的水，水沸腾后所产生的水蒸气将软木塞冲起。水蒸气 冲起软木塞的过程相当于汽油机的（ ） ．吸气冲程 B．压缩冲程 ．做功冲程 D．排气冲程 6．（2023•朝阳区校级二模）小明在做完“压缩点火”实验后，将桶盖拧开，用手甩一甩小桶，将桶中废气甩出， 这个过程与四冲程汽油机相似的冲程是（ ） ．吸气冲程 B．压缩冲程 ．做功冲程 D．排气冲程 7．（2023•洪山区校级模拟）2022 年5 月20 日，我国使用长征二号丙运载火箭同时将3 颗试验卫星发射成功。火 箭从地面向上发射过程中，其外壳与大气摩擦后温度升高，这里面的能量转化过程与下面哪个冲程相同（ ） ． B． ． D． 9．（2023•秀屿区模拟）影片“流浪地球”开启了中国科幻元年，其中“点燃木星”将地球推开，相当于内燃机 的（ ） ．吸气冲程 B．压缩冲程 ．做功冲程 D．排气冲程 10．（2023•思明区二模）光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中24在光照下会分解，使气室气 压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油 机的（ ） ．吸气冲程 B．压缩冲程 ．做功冲程 D．排气冲程 11．（2023•溧阳市校级一模）景颇族的祖先曾发明一种活塞式点火器，如图所示。以牛角做套筒，木质推杆前端 粘附艾绒（一种很容易被点燃的物质）。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃，随即将杆拔出， 口吹立见火苗，与手推杆入筒过程能量转化过程相同的冲程是（ ） ． B． ． D． 12．（2023•范县一模）生产的发展需要更为强大的动力，17 世纪，人类发明了热机。蒸汽机是最早的热机，英国 人 在1782 年发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机。物理学中用他的名字命名了 这个物理量的单位。 1．（2023•广东）如图是四冲程内燃机的某一冲程示意图，该冲程是（ ） ．吸气冲程 B．压缩冲程 ．做功冲程 D．排气冲程 2．（2023•绥化）如图是四冲程汽油机的工作示意图。从能量转化的角度看，机械能转化为内能的冲程是（ ） ． B． ． D． 3．（2023•上海）四冲程汽油机中，将内能转化为机械能的是（ ） ．吸气冲程 B．做功冲程 ．压缩冲程 D．排气冲程 4．（2022•怀化）如图所示，在试管内装少量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，塞子冲出，内燃机四 个冲程中与之原理相似的是（ ） ．吸气冲程 B．压缩冲程 ．做功冲程 D．排气冲程 5．（2021•宁波）在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电 机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（ ） ．吸气冲程 B．压缩冲程 ．做功冲程 D．排气冲程 6．（2023•日照）2023 年5 月28 日，919 大型客机进行首次商业载客飞行，飞机的发动机选用航空煤油作为燃料， 假如航空煤油的热值为46×107/kg，完全燃烧50kg 航空煤油放出的热量为 。山东五征集团生产的某型号农 用拖拉机，为提高发动机的效率需要在 冲程让燃料充分燃烧。 7．（2023•鞍山）如图所示的汽油机处于 （选填“压缩”或“做功”）冲程，这个冲程将 能转化为 能。某单缸四冲程汽油机的飞轮转动速度是2400r/m，则此汽油机每秒对外做功 次。 8．（2023•枣庄）如图所示，给试管内水加热至一定程度，发现试管口木塞会被推出。给水加热是通过 的方 式使水的内能增加；四冲程内燃机的 冲程与上述实验木塞被推出过程的能量转化相同。 9．（2023•苏州）工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手，钢筋内能是通过 热传递 的方式增加的。用切割机切割钢 筋，切割片温度急剧上升，该过程内能变化情况与热机的 压缩 冲程相同。 10．（2023•自贡）如图所示，图、B、、D 是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F 是演示实验的示意图。B 图是 冲 程 ， 与 它 原 理 相 同 的 是 图 所 示 的 演 示 实 验 。