人教版高中物理选修2-2课件-4-热机原理-热机效率课件1.ppt

1、 热机原理热机原理 热机效率热机效率导入新课导入新课 今天形形色色的热机已经与现代生今天形形色色的热机已经与现代生活和生产密不可分。从车辆中的内燃活和生产密不可分。从车辆中的内燃机、火电站的汽轮机，到飞机，到火机、火电站的汽轮机，到飞机，到火箭飞机中的喷气发动机，热机时时刻箭飞机中的喷气发动机，热机时时刻刻在为我们提供着动力。刻在为我们提供着动力。引言引言 热机的发明和发展是科学与技术相热机的发明和发展是科学与技术相结合的早期范例，热机的广泛应用既是结合的早期范例，热机的广泛应用既是人类物质文明和社会进步的重要标志，人类物质文明和社会进步的重要标志，同时也给人类社会带来了能源、环境等同时也给人

2、类社会带来了能源、环境等新的问题。新的问题。汽车发动机汽车发动机内燃机内燃机1、知道热机的基本工作原理。、知道热机的基本工作原理。2、知道热机工作过程中的能量转化、知道热机工作过程中的能量转化情况，知道四冲程内燃机的工作过程。情况，知道四冲程内燃机的工作过程。教学目标教学目标1、用物理图表分析问题的能力，联系、用物理图表分析问题的能力，联系实际思考问题的能力。实际思考问题的能力。2、通过了解热机的能量转化情况，关、通过了解热机的能量转化情况，关注提高热机效率的方法。注提高热机效率的方法。1、感受技术与社会的联系，建立废物、感受技术与社会的联系，建立废物利用的观念。利用的观念。2、通过、通过“内

3、燃机对环境的污染内燃机对环境的污染”的社的社会调查，增强环保意识。会调查，增强环保意识。四冲程内燃机的工作过程。四冲程内燃机的工作过程。工作过程相互关系和动态分析。工作过程相互关系和动态分析。教学重难点教学重难点1、热机、热机 热机热机是热力发电机的总称，能够持续不是热力发电机的总称，能够持续不断的把燃料燃烧是释放的断的把燃料燃烧是释放的能量转变为机械能量转变为机械能的装置能的装置，都叫做热机都叫做热机。热机是现在交通。热机是现在交通和发电站的基本动力源，是目前做广泛的和发电站的基本动力源，是目前做广泛的动力机器。动力机器。2、热机的种类、热机的种类蒸汽机蒸汽机内燃机内燃机汽轮机汽轮机喷气发电

4、机喷气发电机火箭火箭3、热机的源头、热机的源头蒸汽机蒸汽机 蒸汽机是蒸汽机是18世纪，英国科学及瓦特在世纪，英国科学及瓦特在前人工作的基础上制成了实用的蒸汽机。前人工作的基础上制成了实用的蒸汽机。早期的蒸汽机早期的蒸汽机汽轮机汽轮机火箭火箭 热机的种类很多，但是他们的热机的种类很多，但是他们的物理学原理是相同的，基本结构物理学原理是相同的，基本结构都是由都是由发热机发热机、内燃机内燃机和和冷凝器冷凝器三个部分组成。三个部分组成。4、内燃机种类及其工作原理、内燃机种类及其工作原理（1）汽油机）汽油机火花塞火花塞气缸气缸进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门曲轴曲轴吸气吸气压缩压缩做功做功排气排

5、气 内燃机的内燃机的冲程冲程和和工作循环工作循环5、热机效率、热机效率（1）定义：定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所释放的能量比。释放的能量比。（2）公式：）公式：功与热量间的关系：功与热量间的关系：W=Q1-Q2热机的热效率：热机的热效率：=WQ1理想热机的效率为：理想热机的效率为：理理=1-T2 T1T1为发热器的绝对温度，为发热器的绝对温度，T2为冷凝器的绝对温度。为冷凝器的绝对温度。6、提高热机效率的主要途径、提高热机效率的主要途径（1）使燃料充分燃烧。）使燃料充分燃烧。（2）尽量减少各种热损失。）尽量减少各种热损失。（3）在热机设计

6、和制造上，采用先进的技术。）在热机设计和制造上，采用先进的技术。（4）保证良好的润滑，减少因摩擦而另外消）保证良好的润滑，减少因摩擦而另外消耗的功。耗的功。热机的发展极大的解放了生产力。热机的发展极大的解放了生产力。热机的广泛使用是社会工业化程度的热机的广泛使用是社会工业化程度的标志，但是也导致了世界能源结构的标志，但是也导致了世界能源结构的巨大变化。巨大变化。2002年中国主要能源消费结构年中国主要能源消费结构中国与世界能源消费结构（中国与世界能源消费结构（2002）2002年我国主要的能源消费结构图显年我国主要的能源消费结构图显示：煤炭占示：煤炭占66.1%，比例偏大，是环境污，比例偏大，

7、是环境污染的主要根源；我国剩余可采储量仅占世染的主要根源；我国剩余可采储量仅占世界剩余可采储量的界剩余可采储量的1.8%，石油供应面临重，石油供应面临重大挑战，我国能源平均利用率为大挑战，我国能源平均利用率为32%，比，比发达国家低将近发达国家低将近10个百分点，主要是产品个百分点，主要是产品单位耗能比世界平均比高单位耗能比世界平均比高30%。环境保护环境保护（1）内能对环境的影响）内能对环境的影响u废气污染（废气污染（CO、SO2、酸雨）。、酸雨）。u噪声污染。噪声污染。酸雨酸雨（2）保护环境，减小污染措施。）保护环境，减小污染措施。改进燃烧设备，采取集中供热，加装消烟改进燃烧设备，采取集中

8、供热，加装消烟除尘装置。除尘装置。提高内能的综合利用率。提高内能的综合利用率。把直接烧煤、燃油改为烧其工业副产品；把把直接烧煤、燃油改为烧其工业副产品；把内能的一次利用变为多次利用（如用余热供暖内能的一次利用变为多次利用（如用余热供暖等）。等）。充分开发、利用污染小或无污染的能源（如充分开发、利用污染小或无污染的能源（如太阳能等）。太阳能等）。课堂小结课堂小结 1、热机热机是热力发电机的总称，能够持是热力发电机的总称，能够持续不断的把燃料燃烧是释放的续不断的把燃料燃烧是释放的能量转变为能量转变为机械能的装置机械能的装置，都叫做热机都叫做热机。2、内燃机的工作过程、内燃机的工作过程 吸气吸气压缩

9、压缩做功做功排气排气3、热机的效率：用来做有用功那部分能量和、热机的效率：用来做有用功那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。燃料完全燃烧放出的能量之比。4 4、提高热机效率的途径：、提高热机效率的途径：使燃料充分燃烧使燃料充分燃烧提高热机效率途径提高热机效率途径 减少热损失。减少热损失。保持良好的润滑。保持良好的润滑。随堂练习随堂练习 1 1、汽油机和柴油机的工作过程有什么、汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？相同点，有什么不同点？相同点：相同点：1 1基本构造和主要部件的作用相似。基本构造和主要部件的作用相似。2 2 每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲每个工件循环都经历四个

10、冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。3 3 四个冲程中，只有做功冲程对外做功，四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。其余三个冲程靠飞轮惯性完成。4 4 一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。转动两周，做功一次。不同点：不同点：1 1构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。油机气缸顶部有喷油嘴。2 2 燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。机的燃料是柴油。3 3 吸气不同：汽油

11、机吸进汽油和空气的混合吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。气体，柴油机只吸进空气。4 4 点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。属压燃式点火。2、设质量一定的单原子理想气体开始时压强为、设质量一定的单原子理想气体开始时压强为3.039105Pa，体积为，体积为1L，先作等压膨胀至体，先作等压膨胀至体积为积为2L，再作等温膨胀至体积为，再作等温膨胀至体积为3L，最后被等，最后被等体冷却到压强为体冷却到压强为1.013105Pa。求气体在全过。求气体在全过程中内能的变化、所作的功和吸收的热量。程中内能的变化、所作的功和吸收的热

12、量。解解 (1)如图，如图，ab、bc、及、及cd分别表示等压分别表示等压膨胀、等温膨膨胀、等温膨胀及等体冷却胀及等体冷却过程。过程。PaPa .VVppcbbc由图可求出由图可求出在状态在状态d d，压强为，压强为p pd d=1.0131.01310105 5PaPa，体积为，体积为V Vd d=3L3L（2 2）在全过程）在全过程中内能的变化中内能的变化E E 为为末状态内能减去初状末状态内能减去初状态内能，有理想气体态内能，有理想气体内能公式及理想气体内能公式及理想气体状态方程得：状态方程得：)(2)(2aaddadadVpVpiTTRiMmEEE（3 3）在全过程中所作）在全过程中所

13、作的功等于在各分过程中所的功等于在各分过程中所作的功之和，即：作的功之和，即：W=WW=Wp p+W+WT T +W+WV V得由)(1221VVppdVWVVpW Wp p=p=pa a(V Vb b-V-Va a)=3 31.0131.01310105 51010-3-3J J=304J304J得得由由12lnVVRTMmWT J24623ln10013.123lnln2bcbbbcbTVVVpVVRTMmW在等体过程中气体不作功，即在等体过程中气体不作功，即 W WV V=0=0所以：所以：W=WW=Wp p+W+WT T +W+WV V=304J+246J+0J=550J304J+246J+0J=550J习题答案习题答案1、热机的基本组成如教材所示：热机的、热机的基本组成如教材所示：热机的效率应为工作物质所做的机械功效率应为工作物质所做的机械功W与工质与工质从发热器得到热量从发热器得到热量Q之比，由于之比，由于W=Q1-Q2。因此热机的效率为因此热机的效率为1-Q1Q2。2、略（提示：列表记录数据）、略（提示：列表记录数据）3、略、略