熱機在汽車中的應用

九年級物理内能的利用

内能的獲得：通過燃料的燃燒，将燃料内部的化學能轉化為内能。

内能的利用方式

（1）利用内能來加熱：實質是熱傳遞。（如：加熱食物）

（2）利用内能來做功：實質是内能轉化為機械能。（如：各種熱機）

知識點一:熱機

1、熱機：

（1）定義：熱機是利用内能來做功的機械，是把内能轉化為機械能的機器。

（2）熱機的種類：蒸汽機、内燃機（汽油機和柴油機）、汽輪機、噴氣發動機等

2、内燃機：

（1）内燃機的含義：燃料直接在發動機汽缸内燃燒産生動力的熱機。内燃機的分類：汽油機、柴油機。

（2）内燃機活塞在汽缸内往複運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。四沖程内燃機包括四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。

（3）在單缸四沖程内燃機中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程為一個工作循環，每個工作循環曲軸轉2周，活塞上下往複2次，做功1次。

（4）在這四個沖程中隻有做功沖程是燃氣對活塞做功，而其它三個沖程（吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程）是依靠飛輪的慣性來完成的。

（5）其中兩個沖程有能量的轉化：

壓縮沖程将機械能轉化為内能。

做功沖程是由内能轉化為機械能。

3、汽油機工作過程

吸氣沖程：進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，汽油和空氣的混合物進入汽缸。

壓縮沖程：進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮。

做功沖程：在壓縮沖程結束時，火花塞産生電火花，使燃料猛烈燃燒，産生高溫高壓的氣體。高溫高壓的氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉動，對外做功。

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。

注意：能量的轉化：壓縮沖程：活塞對混合物做功，活塞的機械能轉化為混合物的内能；做功沖程：高溫高壓氣體對活塞做功，氣體的内能轉化為活塞的機械能；

4、柴油機工作過程：（和汽油機相似）略

5、汽油機和柴油機的比較：

（1）汽油機的氣缸頂部是火花塞：柴油機的氣缸頂部是噴油嘴。

（2）汽油機吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物；柴油機吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。

（3）汽油機做功沖程的點火方式是點燃式：柴油機做功沖程的點火方式是壓燃式。

（4）柴油機比汽油及效率高，比較經濟，但笨重。

（5）汽油機和柴油機在運轉之前都要靠外力輔助啟動。

知識點二：熱值

（1）燃料燃燒，使燃料的化學能轉化為内能。

（2）定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。用符号q表示。

（3）單位：固體燃料的熱值的單位是焦耳每千克（J／kg）、氣體燃料的熱值的單位是焦耳每立方米（J／m3）。

（4）熱值是燃料本身的一種特性，隻與燃料的種類有關，與燃料的形态、質量、體積、是否完全燃燒等無關。

（5）意義：汽油的熱值是4.6x103J／kg，其意義是1kg汽油完全燃燒放出的熱量是4.6x10J

（6）火箭常用液态氫燃料是因為：液态氫的熱值大，體積小便于儲存和運輸。

知識點三：燃料燃燒的放熱公式：

燃燒固體或液體燃料放出的熱量：Q＝qm

燃燒固體或液體燃料放出的熱量：Q＝qV

（Q-放出的熱量-焦耳［J］；q-熱值-焦耳每千克［J／kg］；m-燃料質量-千克［kg］。

Q-放出的熱量-焦耳［J]；q-熱值-焦耳每立方米［J／m3］；V-燃料體積-立方米［m3]。）

知識點四：爐子的效率：

1、定義：有效利用的熱量（水吸收的熱量）與燃料完全燃燒放出的熱量之比。

2、提高燃料利用率的方法：

（1）使燃料充分燃燒：如将煤磨成煤粒，加大送風量

（2）加大受熱面積，減少煙氣帶走的熱量

提高燃料的利用率

知識點五：熱機的效率：

1、定義：熱機中用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱機效率。

2、公式：η＝W有/Q放×100％

其中：有用功的計算：可用W有用＝FS，或W＝Pt;燃料完全燃燒放出的能量：Q＝qm或Q＝qV。

3、幾種熱機的效率：蒸氣機的效率：6％～15 ％；汽油機的效率：20％～30％ ；柴油機的效率：30％～45％

4、熱機能量損失的原因：燃料的不完全燃燒、氣缸部件吸熱後的熱量散失、克服摩擦做功而消耗的能量、廢氣帶走的熱量（這個是主要的）。

5、提高熱機效率的途徑和節能方法：

（1）盡可能減少各種熱損失，如保證良好的潤滑，減少因克服摩擦所消耗的能量；

（2）充分利用廢氣的能量，提高燃料的利用率，如利用熱電站廢氣來供熱。這種既

熱機的效率是熱機性能的一個重要标志，與熱機的功率無關。

廢氣帶走的能量最多

知識點六：能量的轉化與守恒

1、能量及其存在的形式：如果一個物體能對别的物體做功，我們就說這個物體具有能。自然界有多種形式的能量，如機械能、能、光能、電能、化學能、核能等。

2、能量的轉移與轉化：能量可以從一個物體轉移到另一個物體，如發生碰撞或熱傳遞時；也可以從一種形式轉化為另一種形式，如太陽能電池、發電機等。

3、能量守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空産生，它隻會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能的總量保持不變。

4、能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的根本定律。大到天體，小到原子核，也無論是物理學問題還是化學、生物學、地理學、天文學的問題，所有能量轉化的過程，都遵從能量守恒定律。

5、“永動機”永遠不可能實現，因為它違背了能量守恒定律。

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