14.1 热机（解析版）

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第十四章　内能的利用
14.1 热机
一、热机
1.实验探究:内能可以做功
(1)过程:用酒精灯加热至水沸腾.
(2)现象:橡胶塞被冲出来，试管口出现“白雾”
(3)现象分析:酒精燃烧，将化学能转化为水和水蒸气的内能，水蒸气对橡胶塞
做功，又将内能转化为机械能，水蒸气的内能减少，温度降低，水蒸气液化成
小水滴，因而在试管口出现“白雾”。
(4)结论:利用内能可以做功
2.热机
(1)定义:利用内能做功(将内能转化为机械能)的机械称为热机
(2)种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等
(3)热机工作时的能量转化燃料的化学能内能做功机械能
3.内燃机
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机.内燃机分为汽油机和柴油机两大类。
二、汽油机
1.工作原理
利用汽油在汽缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。
1
2.构造
如图所示。
3.工作过程
(1)冲程:汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。
(2)汽油机的一个工作循环由四个程组成，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。其工作过程
如下表：
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
图示
进气门 打开 关闭 关闭 关闭
排气门 关闭 关闭 关闭 打开
活塞运
动方向 向下 向上 向下 向上
冲程的
作用
吸入汽油和空气的
混合物
压缩汽油和空气
的混合物，其内
能增加，温度升
高
在压缩冲程结束
时，火花塞产生
电火花，使燃料
猛烈燃烧，产生
的高温高压气
体，推动活塞向
下运动，带动曲
轴转动，对外做
把废气排出气缸
2
个
能量转
化情况 无机械能转化为内
能
内能转化为机械
能无
(3)在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，燃气对外做功一次，在压缩冲程中，机械能转
化为内能，在做功冲程中，内能转化为机械能。
(4)在这个四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的冲程是吸气、压缩和排气冲程．只有做功冲程是燃气对外
做功。
三、柴油机
1.工作原理
利用柴油在汽缸内燃烧所产生的高温高压的燃气来推动活塞做功。
2.构造
柴油机的构造和汽油机的构造大致相同，所不同的是柴油机的顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。
3.工作过程
柴油机的一个工作循环，也是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程四个冲程组成的，每完成一个
工作循环，曲轴和飞轮转两周，活塞往复运动两次，对外做功一次.除做功冲程外的其他三个冲程，也都是
靠飞轮的惯性来完成的。
4.柴油机和汽油机的异同点
比较 汽油机 柴油机
不
同
点
燃料 汽油 柴油
构造 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴
吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 只吸入空气
压缩冲程 压缩程度较小
(机械能转化为内能)
压缩程度较大
(机械能转化为内能)
3
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