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51 第十四章内能的利用复习

免费读1260字2024-07-22

  老师:同学们好,这节课我们来复习第14章内容的利用。这节课的学习目标有以下内容,第一点,制造热机的工作原理,汽油机和柴油机的构造工作过程。第二点,知道燃料热值的定义。第三点,知道热机效率的定义,会计算热机的效率。第四点,知道能量的转移和转化,知道能量守恒定律。

  老师:通过前面的复习,我们已经知道了改变内能的两种方式,分别是做功和热传递。因此我们可以利用内能来做功,或者利用内能传热。热机就是一个利用内能来做功的机械,那么它是如何获取机械能的?请同学们观察一个实验,在试管儿内装一些水,用橡胶塞儿塞住,加热,使水沸腾,我们看到塞子冲了出去。再看一遍,在这个实验中,燃料燃烧时产生的热量传给了水和水蒸气,塞子受到水蒸气的压力而冲出去,水蒸气的内能转化为塞子的机械能。

  老师:热机就是利用内能做空的机械。热机的种类有很多,有蒸汽机、内燃机、汽轮机以及喷气发动机等。尽管它们的构造各不相同,但都是利用内能来做工的机械。其中内燃机是现代社会中最常见的一种热机,汽车的动力机械就是内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机两大类,他们分别用汽油和柴油作为燃料。除了燃料不同外,柴油机和汽油机相比,在基本构造、工作过程、点火方式以及特点上,还有以下区别,下面我们分别进行对比。

  老师:左侧是四冲程汽油机的剖面图,右侧是四冲程柴油机的剖面图,两者在构造上基本相同,气缸上部都有进气门和排气门下部有活塞,活塞用连杆和曲轴相连。不同的是汽油机的顶部有火花塞,柴油机的顶部是喷油嘴。多数汽油机和柴油机都是由吸气、压缩、做工以及排气四个冲程不断循环来保证连续工作的。下面我们来看吸气冲程。

  老师:先看汽油机,在这个冲程中,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,气缸内气滴体增大,压强变小,大气压将汽油和空气的混合物压进气缸。当活塞运动到最低点时,进气门关闭,停止进气,吸气冲程结束。与汽油机不同的是,柴油机在吸气冲程里,吸进气缸的只有空气,接下来是压缩冲程。汽油机在这个冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,压缩燃料混合物,使其内能增大,温度升高。为了避免在压缩过程中混合物燃烧,因此压缩程度比较低。混合气的温度没有达到汽油的燃点,但由于柴油气缸内没有空气,不会燃烧,因此柴油机的活塞压缩空气程度比较高。在压缩冲程结束时,气缸内空气的温度已经超过了柴油的燃点。柴油机和汽油机在这个冲程中,火塞的部分机械能转化为气体的内能。

  老师:接下来是做工冲程。在压缩冲程结束时,汽油机的火花塞通电点火产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温。高压的燃气推动火塞向下运动,并通过连杆带动曲轴转动。对外做工与汽油机不同的是,在压缩冲程结束时,柴油机从喷油嘴喷出雾状柴油,遇到热空气便立即燃烧起来。燃烧放出的热使得气体的压强和温度急剧升高,从而推动活塞对外做工。由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高,因此在做工充成气体的

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