內(nèi)燃機(jī) 熱機(jī)效率和環(huán)境保護(hù)(基礎(chǔ))知識講解

②汽油機(jī)的工作過程：吸氣、壓縮、做功、排氣。進(jìn)氣門排氣門D火花塞曲軸活塞汽缸連桿②汽油機(jī)的工作過程：吸氣、壓縮、做功、排氣。進(jìn)氣門排氣門D火花塞曲軸活塞汽缸連桿內(nèi)燃機(jī)熱機(jī)效率和環(huán)境保護(hù)（基礎(chǔ)）【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、內(nèi)燃機(jī)熱機(jī)：將燃料燃燒時釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，被稱為熱機(jī)。內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機(jī)，叫內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)中最常見的是汽油機(jī)和柴油機(jī)。（1）汽油機(jī)汽油機(jī)的構(gòu)造：氣缸、活塞、連桿、曲軸、進(jìn)氣門、排氣門、火花塞。吸氣 壓縮 做功 排氣吸氣沖程。進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞由氣缸最上端向下運(yùn)動，汽油和空氣的混合物從進(jìn)氣門被吸入氣缸。當(dāng)活塞運(yùn)動到最下端時，進(jìn)氣門關(guān)閉。壓縮沖程。進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞由氣缸的最下端向上運(yùn)動，燃料混合物被壓縮，氣缸內(nèi)溫度升高，氣壓增大。做功沖程。在壓縮沖程結(jié)束后，火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃燃料混合物。燃料混合物劇烈燃燒，產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)?，推動活塞向下運(yùn)動，并通過連桿驅(qū)使曲軸轉(zhuǎn)動。排氣沖程。進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞從氣缸最下端向上運(yùn)動，把廢棄排出氣缸，為下一個循環(huán)做好準(zhǔn)備。（2）柴油機(jī)柴油機(jī)的構(gòu)造：氣缸、活塞、連桿、曲軸、進(jìn)氣門、排氣門、噴油嘴。柴油機(jī)的工作過程：吸氣、壓縮、做功、排氣。吸氣沖程。進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞由氣缸最上端向下運(yùn)動，空氣從進(jìn)氣門被吸入氣缸。當(dāng)活塞運(yùn)動到最下端時，進(jìn)氣門關(guān)閉。壓縮沖程。進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞由氣缸的最下端向上運(yùn)動，燃料混合物被壓縮，氣缸內(nèi)溫度升高，其溫度超過柴油的燃點(diǎn)。做功沖程。在壓縮沖程結(jié)束后，由噴油嘴向氣缸內(nèi)噴射霧狀的柴油，這些柴油在氣缸內(nèi)高溫的空氣中劇烈燃燒，產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)?，推動活塞向下運(yùn)動，并通過連桿驅(qū)使曲軸轉(zhuǎn)動。排氣沖程。進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞從氣缸最下端向上運(yùn)動，把廢棄排出氣缸，為下一個循環(huán)做好準(zhǔn)備。要點(diǎn)詮釋：（1）汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作原理：汽油或柴油在氣缸里燃燒時生成高溫高壓的燃?xì)?，用來推動活塞做功?；钊ㄟ^連桿使內(nèi)燃機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)動，從而帶動其他機(jī)械轉(zhuǎn)動。（2）活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，從氣缸的一端運(yùn)動到另一端的過程，叫做一個沖程。（3）在一個工作循環(huán)中，汽缸內(nèi)的活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周。（4）四個沖程中只有做功沖程燃?xì)鈱ν庾龉?，其他三個沖程都是靠飛輪慣性完成的。（5）一個工作循環(huán)有兩次能量轉(zhuǎn)化，在壓縮過程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在做功過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（6）汽油機(jī)大多用在小汽車、飛機(jī)以及一些輕巧的機(jī)械上；柴油機(jī)則多用在載重汽車、火車、輪船上要點(diǎn)二、燃料的熱值把某種燃料完全燃燒放出的熱量與與所用該燃料的質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。用字母q表示，單位是：J/熄。要點(diǎn)詮釋：（1） 燃料燃燒放出的熱量與哪些因素有關(guān)：①燃料的種類；②燃料的質(zhì)量；③燃料是否充分燃燒。（2） 燃料完全燃燒放出熱量的計(jì)算公式：Qqm，其中m為燃料的質(zhì)量，q為燃料的熱值。要點(diǎn)三、熱機(jī)效率熱機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，對外做的有用功與燃料完全燃燒所釋放的能量的比值稱為熱機(jī)效率。要點(diǎn)詮釋：（1） 熱機(jī)效率是熱機(jī)性能的一個重要指標(biāo)，熱機(jī)的效率越高，它的機(jī)械性能就越好。（2） 提高熱機(jī)效率的途徑：在設(shè)計(jì)和制造上，要不斷改進(jìn)和革新，以減少各種能量損失，提高效率。在使用上，要正確使用，注意保養(yǎng)。例如加潤滑劑以保證良好的潤滑，減小摩擦；運(yùn)動零件之間的間隙要調(diào)整得當(dāng)，減小摩擦和防止漏氣。充分利用廢氣帶走的能量。例如熱電站就是利用廢氣來供熱的，這種既供電又供熱的熱電站，比一般的火電站，燃料的利用率將大大提高。要點(diǎn)四、環(huán)境保護(hù)內(nèi)能對環(huán)境的影響：空氣污染（CO、so2、酸雨）。噪聲污染。保護(hù)環(huán)境，減小污染措施：改進(jìn)燃燒設(shè)備，采取集中供熱，加裝消煙除塵裝置。提高內(nèi)能的綜合利用率，把內(nèi)能的一次利用變?yōu)槎啻卫茫ㄈ缬糜酂峁┡龋?。充分開發(fā)、利用污染小或無污染的能源（如太陽能等）。典型例題】類型一、內(nèi)燃機(jī)列現(xiàn)象中，利用內(nèi)能做功的是（列現(xiàn)象中，利用內(nèi)能做功的是（冬天在戶外時兩手相互搓一會兒就暖和了刀在砂輪的高速摩擦之下濺出火花火箭在“熊熊烈火”的噴射中沖天而起盛夏在烈日之下的柏油路面被曬熔化了【思路點(diǎn)撥】本題抓住內(nèi)能的兩個應(yīng)用：一、利用內(nèi)能做功；二、利用內(nèi)能加熱物體?！敬鸢浮緾【解析】A、冬天在戶外時兩手相互搓一會兒就暖和了，屬于利用內(nèi)能加熱物體，不符合題意。B、刀在砂輪的高速摩擦之下濺出火花，屬于利用內(nèi)能加熱物體，不符合題意。C、火箭在“熊熊烈火”的噴射

中沖天而起，利用內(nèi)能做功，符合題意。D、盛夏在烈日之下的柏油路面被曬熔化了，屬于利用內(nèi)能加熱物體，不符合題意?！究偨Y(jié)升華】內(nèi)能的兩個應(yīng)用：加熱、做功。舉一反三：【變式】在下列各種過程中，利用內(nèi)能加熱的是（）火箭將衛(wèi)星搭載上天噴氣式客機(jī)載人飛翔利用拖拉機(jī)耕地?zé)嬘谩敬鸢浮緿、柴油機(jī)和汽油機(jī)在構(gòu)造上的主要區(qū)別是：柴油機(jī)氣缸頂部有 ，汽油機(jī)氣缸頂部、柴油機(jī)和汽油機(jī)在構(gòu)造上的主要區(qū)別是：柴油機(jī)氣缸頂部有 ，汽油機(jī)氣缸頂部有 ，在吸氣沖程中的不同是：汽油機(jī)吸入氣缸里的 ，柴油機(jī)吸入氣缸里的是 。【思路點(diǎn)撥】總結(jié)汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點(diǎn)：①相同點(diǎn)：四個沖程相同，能的轉(zhuǎn)化相同；②不同點(diǎn)：①吸入的物質(zhì)不同；②結(jié)構(gòu)不同；③壓強(qiáng)不同，效率不同；④點(diǎn)火方式不同。【答案】噴油嘴；火花塞；空氣與汽油的混合物；空氣【解析（1）汽油機(jī)和柴油機(jī)在構(gòu)造上的區(qū)別是：汽油機(jī)頂部有個火花塞，柴油機(jī)頂部有個噴油嘴；（2）在吸氣沖程里，汽油機(jī)吸入氣缸的是汽油和空氣的混合物，而柴油機(jī)吸入的是空氣，故答案為：噴油嘴；火花塞；空氣與汽油的混合物；空氣?！究偨Y(jié)升華】此題考察內(nèi)燃機(jī)的工作原理，屬基礎(chǔ)題。舉一反三：【變式】四沖程內(nèi)燃機(jī)工作時，哪個沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？（）A.壓縮沖程 B.做功沖程 C.吸氣沖程 D.排氣沖程【答案】A類型二、燃料的熱值和熱機(jī)效率、焦炭燃燒值是3.0X10J/kg，最少燃燒多少克的焦炭才可獲得6X103J的熱量?！敬鸢概c解析】解：燃_ 6xl03J_3.0xl07J/A;g=2x10%=0.2g答：最少需燃燒0.2g的焦炭。【總結(jié)升華】焦炭的燃燒值是3.0X107J/kg，意思是完全燃燒1kg的焦炭，可獲得3.0X107J的熱量，也就是說燃燒1kg的焦碳最多可獲得3.OX1OJ的熱量。因此要得到6X103J的熱量最少需焦炭多少，可以將公式Q=qm變形為欣二號燃后將數(shù)據(jù)帶入即可。舉一反三：【變式】有關(guān)熱值的概念，下列說法中正確的是（）A．燃料完全燃燒時，它的熱量最大B．沒有燃燒的燃料，熱值等于零C．燃料燃燒時放出的熱量越多，熱值越大D．燃料的熱值與燃燒情況無關(guān)【答案】D04、為節(jié)約能源，需提高熱機(jī)的效率，下列措施中不能提高熱機(jī)效率的是（）盡量使燃料充分燃燒B．盡量減少熱機(jī)部件間的摩擦C.盡量減少廢氣帶走的熱量D．盡量增加熱機(jī)的工作時間【思路點(diǎn)撥】要解決此題，需要掌握熱機(jī)的效率的概念。熱機(jī)的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，比值越大，效率越高。【答案】D【解析】熱機(jī)效率是指熱機(jī)有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，所以減少熱量的損失可以提高熱機(jī)的效率，所以使燃料充分燃燒、減少廢氣帶走的熱量、減少熱機(jī)部件間的摩擦都可以減少熱量的損失，提高效率。增加熱機(jī)的工作時間，并不能減少熱量的損失，所以不能提高熱機(jī)的效率。故選?！究偨Y(jié)升華】此題通過考查影響熱機(jī)效率的幾個因素，考查了學(xué)生對熱機(jī)效率的理解。要知道要想提高熱機(jī)的效率，就要減少熱量的損失。舉一反三：【變式】甲柴油機(jī)的效率比乙柴油機(jī)的效率高，這表明（）A．甲的功率比乙的大甲做的功比乙的多C．甲消耗的柴油比乙的少D.甲柴油機(jī)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的百分比大【答案】D類型三、燃料的利用和環(huán)境保護(hù)05、學(xué)習(xí)了“機(jī)械能、內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化”的知識后，同學(xué)們提出了下面的一些關(guān)于利用和開發(fā)能源的建議，其中不可行的是（）A.我國煤炭資源豐富，應(yīng)研究并采用如何讓燃料充分燃燒，以減少熱量損失的措施電力部門應(yīng)加快進(jìn)行將內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能的研究，以減少內(nèi)能在多次轉(zhuǎn)化過程中的損失我國應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)利用江河水利資源D.隨著資源的不斷消耗，應(yīng)研究出一種既可以不消耗或少消耗能量，又能不斷對外多做功的機(jī)器【答案】D【解析】A、煤炭在燃燒的過程中，由于燃燒不夠充分，導(dǎo)致散失的熱量較多，故研究并采用如何讓燃料充分燃燒，以減少熱量損失的措施是必要的，此項(xiàng)說法正確；B、 現(xiàn)在我國的發(fā)電主要是火力發(fā)電，故研究內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，以減少內(nèi)能在多次轉(zhuǎn)化過