专题14.1 热机
课前预习
1．利用内能可以加热，也可以做功。
2.热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。
3.热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等
4.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。 （1）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）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。
知识点解读与例题突破
知识点一：热机
（1）定义：将燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的机械统称为热机。 （2）热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。 知识点二：内燃机
内燃机及其工作原理：将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过做功，把内能转化为机械能。按燃烧燃料的不同，内燃机可分为汽油机、柴油机等。
（1）汽油机一个工作循环为四个冲程即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 （2）一个工作循环中只对外做一次功，曲轴转2周，飞轮转2圈，活塞往返2次。 （3）压缩冲程是对气体压缩做功，气体内能增加，这时机械能转化为内能。 （4）做功冲程是气体对外做功，内能减少，这时内能转化为机械能。
（5）汽油机和柴油机工作的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对活塞做功，其它三个冲程要靠飞轮的惯性完成。
（6）柴油机的工作原理：利用气缸内燃烧柴油所产生的气体来推动活塞做功。 （7）柴油机的结构与汽油机的相似，柴油机只是在做功冲程时没有火花塞点火。
注意：
1.汽油机工作过程原理图：
2柴油机工作过程原理图：
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柴油机比汽油及效率高，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。
【例题1】（2019天津）如图是某四冲程汽油机的______冲程，在此冲程中内能转化为______能。
【答案】做功 机械
【解析】内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，判断冲程名称可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功”进行分析；在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是压缩冲程，内能转化为机械能的是做功冲程。
由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程；汽油机的做功冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能。
【例题2】（2019湖北武汉）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（ ）
A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸
B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小 C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能 D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分 【答案】A
【解析】四冲程汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，其中只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能；根据气门的状态、活塞运动的方向确定冲程的种类。
A.汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，故A正确；
B.在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体的内能变大，此过程
是机械能转化为内能的过程，故B错误；
C.在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误；
D.在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故D错误。 故选：A。
习题精练
一、选择题
1．（2019?宁夏）2019年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（ ） A．吸气冲程 【答案】C
【解析】影片“流浪地球”中，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，将地球推开，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程。
2．（2019?绥化）如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程是（ ）
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
A．【答案】B
B． C． D．
【解析】在汽油机的四个冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的。 A图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，不符合题意；
B图：两气门都关闭，活塞向下运行，火花塞点火，气缸容积增大，是做功冲程，符合题意； C图：两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，不符合题意； D图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，不符合题意。
3．（2019?淮安）如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精。盒盖迅速飞出。这个过程与四冲程汽油机中的哪一个冲程的能量转化相同（ ）
A．吸气冲程 【答案】C
【解析】如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外做功，消耗燃气的内能，转化为盒盖的机械能，故是将内能转化为机械能的过程；
四冲程汽油机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，也是将内能转化为机械能。 4．（2019?成都）如图是汽车四冲程发动机的一个冲程示意图，下列说法正确的是（ ）
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
A．该冲程是做功冲程 B．该冲程机械能转化为内能 C．这种汽车对环境没有污染 【答案】A
【解析】AB.图中两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以该冲程是做功冲程，其能量转化是内能转化为机械能；故A正确，B错误；
C.该汽车的燃料是汽油，排放的尾气会污染空气，故C错误； D.汽油机的效率在20%﹣30%左右，不可能达到90%，故D错误。
5.（2019四川成都）如图是汽车四冲程发动机的一个冲程示意图，下列说法正确的是（ ）
D．此发动机的效率可达90%
A.该冲程是做功冲程 B.该冲程机械能转化为内能
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