复习目标

了解：热机工作原理；热值概念。

掌握：热机能量转化方式与物体内能的变化。

理解：四冲程热机内能量与做功特点；热机效率；能量的转化与守恒定律。

会：热值的简单计算。

一、思维导图

二、知识梳理

知识点一：热机

1.热机：利用内能做功的机械叫热机。

热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。

内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。

2.内燃机的工作原理

（1）汽油机：四冲程汽油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞。

冲程—活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

汽油机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

吸气冲程—靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物；

压缩冲程—外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高；

做功冲程—化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能；

排气冲程—靠惯性运动，排出废气。

（2）柴油机：四冲程柴油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、喷油嘴。

柴油机的工作过程与汽油机几乎一样，但有三个区别：1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气；2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气；3）做功冲程：汽油机用火花塞点火，柴油机用喷油嘴喷油。

要点诠释：汽油机和柴油机的异同点：

知识点二：热机效率

1．热值（q）：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值；热值单位是：J/kg。

（1）燃料燃烧放出热量：Q放＝qm；（Q放是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m是质量，单位是kg。）

对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。

2）热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。

2.热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标。公式：

3.在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。

注意：热机能量的损失：①燃料未完全燃烧（完全燃烧条件：充足空气，研磨成细颗粒）；②废气排出带走能量（废气的利用）；③克服磨擦，消耗能量（使用润滑剂，减小摩擦）。

要点诠释：燃料在热机中燃烧时，总有一小部分燃料不能完全燃烧而损失掉，燃料释放出的内能只有一部分用来推动热机的运动，即转化为热机的机械能，其余的能量在废气、散热、机械摩擦中损失掉了，其中废气带走的能量最多，所以设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。

知识点三：能量转换与守恒

1.能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。

2．能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。

要点诠释：定律中能的转化，是指通过做功，能的形式发生了变化，一种形式的能转化为另一种形式的能。如钻木取火，就是通过克服摩擦做功，使机械能转化为内能。能的转移，是指同一种能从一个物体转移到另一个物体上，能的形式没有变化，如热传递过程中，能从高温物体转移到低温物体。

考点一：热机及其工作过程

1.内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

2.在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。

3.汽油机和柴油机的比较：

①汽油机的气缸顶部是火花塞；柴油机的气缸顶部是喷油嘴。

②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。

③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。

④柴油机比汽油机效率高，比较经济，但笨重。

⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。

考点二：热机工作中的能量转化关系

在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。

压缩冲程将机械能转化为内能。

做功冲程是由内能转化为机械能。

考点三：热机效率及相关计算

1.热机工作时，不能把燃料释放的能量全部利用。主要原因是机械散发热量造成能量损失、废气排放也损失部分能量、发动机各部分零件相互摩擦消耗部分能量等。所以，热机利用的做有用功的热量只占燃料燃烧放出热量小部分。

2.热机效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。由于热损失的原因多，热机效率一般较低。热机是人类使用的主要动力机，尽管它的效率不高，我们仍然离不开它。

3.为了合理利用能量人类一直在努力提高热机效率。提高热机效率的途径：让燃料充分燃烧；减少发动机各部分之间的摩擦。

考点四：能量的转化与守恒

能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体。小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。人类对各种能量，如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的。能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。

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