热机
内能与热机知识点总结
内能与热机知识点总结热机是指将热能转化为机械能的装置，也称为热能机。
热机广泛应用于各个领域，包括工业、交通、能源等。
本文将从热机的基本原理、工作循环、效率等方面对热机的知识点进行总结。
1. 热机的基本原理热机的基本原理是利用热能的传递和转化过程，将热能转化为机械能。
热机通常由热源、工作物质、工作物质的循环过程和冷源组成。
热源提供高温热能，工作物质通过循环过程将热能转化为机械能，然后将低温热能排放到冷源。
2. 热机的工作循环热机的工作循环是指工作物质在热机内部的循环过程。
常见的热机循环包括卡诺循环、斯特林循环和奥托循环等。
卡诺循环是一个理想的循环过程，其效率最高。
斯特林循环是利用气体的等温和绝热过程来实现热能转化的循环。
奥托循环是内燃机的工作循环，通过爆炸燃烧来推动活塞运动。
3. 热机的效率热机的效率是指热机将输入的热能转化为有用的机械能的比例。
热机的效率可以用功输出与热输入的比值来表示。
根据热力学第一定律，热机的效率不可能达到100%，总会有一部分热能损失。
卡诺循环具有最高的效率，其效率与工作物质的温度差有关。
4. 热机的应用热机广泛应用于各个领域。
在工业中，蒸汽机被用于发电和驱动机械设备。
在交通领域，内燃机被广泛应用于汽车、飞机和船舶等交通工具中。
在能源领域，热机被用于利用化石燃料和核能来产生能源。
5. 热机的发展趋势随着环境保护意识的提高和能源需求的增长，热机的发展趋势也在不断变化。
目前，人们越来越关注热机的效率和环保性能。
热机的研究方向包括提高热机的热效率、降低燃料消耗和减少环境污染等。
热机是将热能转化为机械能的装置，通过热源、工作物质和冷源的组合实现热能转化的过程。
热机的工作循环包括卡诺循环、斯特林循环和奥托循环等。
热机的效率是衡量热机性能的重要指标，其应用广泛于工业、交通和能源领域。
随着环境保护和能源需求的提高，热机的发展趋势也在不断变化。
未来的研究方向包括提高热机效率、降低燃料消耗和减少环境污染等。
热机
内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机
汽缸为星型排列的老式飞机内燃机结构原理图
汽轮机
喷气式ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ动机
二 汽油机
顶部火花塞
四冲程：吸气、压缩、做功、排气
吸入空气 汽油混合 气体。
机械能转化 为内能
内能转化为机械能 点燃式
说明： 在做功冲程燃气对活塞做功，其余三个冲 程靠飞轮的惯性来完成。 在一个工作循环中有 个冲程，活塞往 复 次，曲轴转 周，飞轮转 周， 对外做 次功。
4．如图2为汽油机工作时各冲程的示意图，其中表 示做功冲程的是 （ ）
A
B
图2
C
D
5．如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水 沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出， 水蒸气的 能转化为塞子的机械能。图 中 汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化 是一致的。
三、柴油机
顶部喷油嘴， 吸入空气，压 燃式。
汽油机
柴油机
内燃机的常见考法：
例1．如图为内燃机工作时的 某冲程示意图，该冲程是（ ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 2．在四冲程内燃机的做功冲程中， ________能转化为机械能。
3．常见汽车的动力机械是内燃机。从能量转化 的角度来看，内燃机是把内能转化为 能的 机器。内燃机的效率较低，它在工作过程中， 能量大部分以 能的形式耗散掉。
一、热机
内能转化为机械能的机器
热机:将燃料燃烧时放出的内能转化为机械 能的机器，统称为热机
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。
瓦特在1763-64年制造了 第一台蒸汽机， 1782年发明了 联动式蒸汽机, 1785年发明工 业用蒸汽 机。
初中物理热机知识点
初中物理热机知识点一、热机概述热机是一种将热能转化为机械能的装置。
在初中物理课程中，热机的基础知识包括热力学定律、内燃机的工作原理、热效率等概念。
二、热力学定律1. 第一定律（能量守恒定律）：在一个封闭系统中，能量既不会被创造也不会被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，总能量保持不变。
2. 第二定律（熵增原理）：在一个自发的过程中，系统的熵总是增加的，即自然过程总是朝着熵增的方向进行。
三、内燃机的工作原理1. 四冲程内燃机：包括进气冲程、压缩冲程、功冲程（爆炸冲程）、排气冲程。
2. 奥托循环：理想的循环过程，包括等熵压缩、等容加热、等熵膨胀、等压冷却四个过程。
四、热效率1. 定义：热效率是指热机有效利用的能量与所消耗的总能量之比。
2. 计算公式：η = (有用功) / (消耗的能量)3. 提高热效率的方法：减少热损失、优化燃烧过程、提高机械效率等。
五、热机的类型1. 蒸汽机：利用水蒸气的压力做功的热机。
2. 内燃机：燃料在发动机内部燃烧产生动力的热机，如汽油机、柴油机。
3. 喷气发动机：利用燃料燃烧产生的高速气流产生推力的热机。
六、热机的应用1. 交通运输：汽车、飞机、船舶等。
2. 工业生产：发电、机械驱动等。
3. 家庭生活：热水器、空调等。
七、热机的环境影响1. 空气污染：燃烧产生的废气可能导致空气污染。
2. 温室效应：二氧化碳等温室气体的排放加剧了全球变暖。
3. 噪音污染：热机运行时产生的噪音可能影响周围环境。
八、结论热机作为能量转换的重要工具，在现代社会中发挥着巨大作用。
了解热机的工作原理和效率，以及其对环境的影响，对于我们合理利用能源、减少环境污染具有重要意义。
请注意，本文为知识点总结，旨在提供初中物理热机相关知识的概览。
实际教学或学习过程中，应结合具体教材和课程要求，进行深入学习和理解。
细说热机
细说热机热机与人们的生活紧密相连，本节内容主要包括热机的工作过程、热机工作过程中的能量转化、汽油机与柴油机的区别等。
一、热机1.热机是把燃料燃烧放出的内能转化为机械能的机器，它的种类很多，如蒸汽机、汽轮机、喷气发动机、内燃机等。
燃料在气缸内燃烧，生成高温高压的燃气，然后燃气推动活塞做功，把燃气的内能转化为机械能的热机，叫做内燃机。
2.四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，这四个冲程叫做一个工作循环。
在每个工作循环中，活塞在气缸中往返两次，曲轴转动两周，对外做功一次。
在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功的，其他三个冲程是辅助冲程，是靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成的。
A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程解析：由图可知，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，所以是吸气冲程，故A 正确。
答案：A 点拨：由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程。
例2 一台四冲程内燃机飞轮转速为2400r/min ，则每秒做功的次数为（ ） A.10次B.20次C.30次D.40次解析：此柴油机的飞轮转速为2400r /min ，所以飞轮每秒转602400r=40r ，因为飞轮每转两周对外做功一次，所以n =240=20次。
答案：B 点拨：此题主要考查了内燃机的四冲程中做功次数与飞轮转数之间的关系，关键要搞清一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两周，对外做功一次。
二、汽油机与柴油机A.汽油机与柴油机使用的燃料不同B.柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火C.柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞D.汽油机吸入气缸里的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入气缸里的是柴油和空气的混合物解析：A 选项中，汽油机和柴油机使用的燃料不同，汽油机使用汽油，柴油机使用柴油，该选项说法正确，不符合题意；B 选项中，汽油机采用点燃式点火，柴油机采用压燃式点火，该选项说法正确，不符合题意；C选项中，汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，该选项说法正确，不符合题意；D选项中，工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，该选项说法不正确，符合题意。
物理热机知识点总结
物理热机知识点总结热机是物理学中重要的研究对象之一，它是利用热能转换成机械能的设备，例如蒸汽机、内燃机等。
热机的研究对于认识热动力学过程和提高能量利用效率具有重要意义。
本文将总结热机的基本原理、热力学循环、热效率以及一些重要的热机实例，希望能够帮助读者更深入地了解热机的相关知识。
一、热机的基本原理1.热机的工作原理热机是利用热能来产生机械能的机器。
它可以通过以下过程实现：（1）吸热过程：燃料燃烧产生热能，使热机工作物质（例如蒸汽、气体等）吸热、膨胀；（2）做功过程：膨胀的工作物质推动活塞或涡轮做功，从而产生机械能；（3）排热过程：工作物质释放热量，热机再次处于可吸热状态。
2.热机的分类根据热机工作物质和工作原理的不同，热机可以分为内燃机和外燃机，如蒸汽机、汽车发动机等。
内燃机是工作物质在容器内部发生燃烧，外燃机是将热能和工作物质分开来加热。
3.热机的热能转换特点热机是一种能将热能转换成机械能的设备，其特点包括：（1）热机工作需要从高温源吸收热量，将部分热量转换成机械能和低温热量，最后将低温热量排出；（2）热机的效率由热源温度决定，效率越高，热源温差越大。
二、热力学循环1.热力学循环的定义热力学循环是指热机在一定压力下，循环完成吸热、做功和放热过程的过程。
其中理想热力学循环是指在实际过程中没有内部能量损失、每个过程都是可逆过程并且工作物质处于理想气体状态的循环。
2.热力学循环的分类常见的热力学循环包括卡诺循环、斯特林循环、布雷顿循环等。
其中卡诺循环是准静态可逆过程的循环，是理论上热机效率的上限。
斯特林循环是利用活塞功与活塞压缩而不是活塞粗鲁的循环。
而布雷顿循环是一种用于燃气涡轮发动机的循环，其效率取决于压缩机和涡轮的效率。
3.热力学循环的基本过程热力学循环通常由吸热、等温膨胀、放热和等温压缩四个基本过程组成。
这些过程通过适当的方式组合可以实现热机的工作。
三、热效率1.热效率的定义热效率是指热机从高温热源吸收热量并转换成机械能的比例，通常用工作输出功和吸收热量的比值来表示。
热机初三物理知识点总结
热机初三物理知识点总结知识点总结1、热机的定义：凡是能够利用燃料燃烧时放出的能来做机械功的机器就叫做热机。
2、热机的分类：内燃机和外燃机；3、热机的四个冲程：吸气冲程，压缩冲程，做功冲程，排气冲程；4、内燃机：柴油机和汽油机，通过将内能转化为机械能；5、汽油机：用汽油作燃料的内燃机，进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴组成，由火花塞点火；6、柴油机：用柴油作燃料的内燃机，构造：进气门，排气门，喷油嘴，气缸，活塞，连杆，曲轴组成，压燃式点火；7、冲程：活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程，在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能，其余三个冲程利用飞轮的惯性来完成。
8、热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
公式：η=W有用/Q总=W有用/qm。
常见考法主要以选择题、填空题的形式考查热机的四个冲程，以计算题的形式考查热机的效率。
误区提醒提高热机效率的途径：使燃料充分燃烧尽量减小各种热量损失机件间保持良好的润滑、减小摩擦。
【典型例题】一辆汽车的发动机输出功率为66.15kw，每小时耗（柴）油14kg，请计算发动机的效率（柴油的燃烧值为4.3×107J/kg）。
解析：计算发动机的热效率可根据热机效率的定义，先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量。
然后再求效率。
答案：发动机每小时做的功W=Pt=66150W×3600s=2.38×108J完全燃烧14kg柴油放出的能量Q总=4.3×107J/kg×14kg=6.02×108J 做有用功的能量Q有=W=2.38×108J发动机的效率是39.5％。
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
九年级上册物理热机
九年级上册物理热机物理热机是研究热能转化为机械功的装置。
在日常生活中，我们身边存在着许多热机，如汽车发动机、蒸汽机等。
研究物理热机对于我们理解能量转换和各种实际应用具有重要意义。
首先，我们来介绍热机的工作原理。
热机通常由热源、工作物质和冷源三部分组成。
热源提供热量，使工作物质进行变化。
工作物质经历一系列过程，如吸热、膨胀、放热和压缩等。
在这个过程中，热能转化为机械功，实现了能量的转换。
最后，通过冷源的作用，工作物质再次回到初始状态，循环进行。
其次，我们讨论热机的效率。
热机的效率定义为输出功与输入热量之比。
根据热力学第一定律，能量守恒成立，所以热机效率小于1。
我们可以通过改变热机工作过程、提高工作物质的状态变化方式等来提高热机的效率。
这对于实际应用中的节能和资源利用具有重要意义。
接下来，我们探讨热机的分类。
热机可以分为热力循环和热力不循环两种。
热力循环热机是指工作物质经历一个闭合的力学循环，如斯特林循环和卡诺循环等。
热力不循环热机是指工作物质在工作过程中与外界有能量交换，如蒸汽机和汽车发动机等。
根据热力学第二定律，卡诺循环的效率最高，因此被视为理论上的理想热机。
最后，我们要关注热机在实际应用中的意义。
热机广泛应用于各行各业，如汽车工业、电力工业和工业制冷等领域。
通过合理设计和优化，可以提高热机的效率，降低能源消耗，实现可持续发展。
同时，研究热机也有助于我们深入理解能量转换和热力学原理，为未来的科学研究提供基础和启示。
综上所述，热机是一种将热能转化为机械功的装置。
通过研究热机的工作原理、效率、分类和应用，我们可以更好地理解能量转换和热力学原理。
在实际应用中，合理设计和优化热机不仅可以提高效率，还可以促进节能和可持续发展。
通过不断深入研究和探索，我们可以取得更多关于热机的新发现和应用。
热机的基本概念
热机的基本概念
嘿，朋友们！今天咱们来聊聊热机。
热机这东西啊，可太重要啦！它就像是我们生活中的大力士，默默地为我们做着各种事情。
那热机到底是什么呢？简单来说，热机就是利用热能来做功的机器。
你可以把它想象成一个神奇的转换器，能把燃料燃烧产生的热能转化为机械能，从而让各种机器运转起来。
就好比汽车，没有热机，它怎么能在路上跑起来呢？
热机有好几种类型呢！比如说内燃机，这可是汽车里常用的。
它就像一个不知疲倦的小马达，通过燃烧汽油或柴油，产生动力，推动汽车前进。
还有蒸汽机，虽然现在不那么常见了，但在过去可是立下了汗马功劳呢！它通过烧煤把水变成蒸汽，利用蒸汽的力量来工作。
热机的工作原理其实也不难理解。
就好像我们吃饭获得能量，然后去干活一样，热机也是先从燃料中获取能量，然后利用这些能量去做事情。
燃料燃烧时会释放出大量的热能，这些热能被用来推动活塞或者涡轮之类的东西运动，这样就产生了机械能。
热机的优点那可不少！它让我们的生活变得更加便利和高效。
没有热机，我们的交通会变得很不方便，很多大型机械也没法运转。
但是，热机也不是完美的呀！它会产生污染，对环境不太友好。
这就像是一个双刃剑，给我们带来好处的同时，也带来了一些麻烦。
那我们该怎么更好地利用热机呢？一方面，我们可以不断改进热机的技术，让它更节能、更环保。
另一方面，我们也可以寻找其他的清洁能源来代替传统的燃料，减少对环境的污染。
总之，热机是我们生活中不可或缺的一部分。
它既有优点，也有缺点。
我们要充分发挥它的长处，同时努力克服它的短处，让它更好地为我们服务。
难道不是吗？。
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(二)热机循环
• 热机(heat engine)是工作物质从高 温热源吸热使之转化为有用功的机械。 • 但工作物质从高温热源吸热所增加的 内能不能全部转化为对外作的有用功， 因为它还要向外放出一部分热，这是由 循环过程的特点决定的。 所谓循环过程是指系统(即工作物质)从 初态出发经历一系列的中间状态最后回 到原来状态的过程。
•
• •
Q1 C p,m (T3 T2 ),
Q2 CV ,m (T1 T4 )
Q1 Q2 C p ,m (T3 T2 ) CV .m (T1 T4 )
Q1 Q2
热 1
Q2 Q1
C p ,m (T3 T2 ) CV .m (T1 T4 )
CV ,m (T4 T1 ) C p ,m (T3 T2 ) 1 T4 T1 (T3 T2 )
*§4.6.3内燃机循环
l 将燃料燃烧过程移到汽缸内部的热机 称为内燃机(internal combustion engine) • 由于内燃机把燃烧移到气缸内部，与 蒸汽机相比较可明显升高高温热源温度， 因而效率将高于蒸汽机。 • 内燃机主要有奥托循环(Otto cycle)与 狄塞尔(Diesel cycle)循环两种形式。
1
• 最后可得
热 1 (
K
)
1
1 ( 1)
• 由于狄塞尔循环没有K＜10的限制，故其效率 可大于奥托循环。 • 柴油机比汽油机笨重而能 发出较大功率，因 而常用作大型卡车、工程机械、机车和和船 舶的动力装置。
§4.6热机 • §4.6.1蒸汽机与热机
• (一)蒸汽机(steam engine) • 图所示为一简单的活塞式蒸汽机的流程图。 • 蒸汽机中，工作 物质水在每一次循 环中都把向高温热 源吸收的热量中的 一部分用于气缸对 外作功，其余的能 量则以热量方式向 低温热源释放。
一个热机至少应包括如下三个组成部分:
• 因为(1-2)和(3-4)是绝热过程，由TVγ-1=常 数可知
T T2 V V ( 1 ) 1 及 3 ( 1 ) 1 T1 V2 T4 V2
T T T2 T2 3 3 T1 T4 T4 T1
1
V1 T4 T1 T1 热 1 1 1 T3 T2 T2 V 2
1 K 1
V K 1 V2
热 1 K 1
• 其中 K = V1/V2 称绝热容积压缩比。 • 可见K 越大，效率越高。 • 但过大的 K 将引起所谓爆震现象，对机件保 养不利。 • 一般认为，汽油机的 K 不能大于10。 • 假设K = 7，算得奥托循环的效率为 • =55% • 实际的汽油机其效率低于此数 ，一般最高仅 40%多左右。
(三)热机效率的定义
• 既然不可能把从高温热源吸的热量全部 转化为有用功，人们就必然关心燃料燃 烧所产生的热中，或热机从高温热源吸 的热中，有多少能量转化为功。 • l前者是总的热效率的问题，后者是热机 效率的问题。 • 热机效率η热定义为 • η热=W ’ /Q 1 • 其中W ’为热机输出净功的数值, Q 1为热机从高温热源吸取的总热量。
(二)定压加热循环(狄塞尔循环)
• • 德国工程师狄塞尔(Diesel,1856-19 13)于 1892年提出了压缩点火式内燃机的原始设计。 所谓压缩点火式就是使燃料气体在气缸中被压 缩到它的温度超过它自己的点火温度(例如， 气缸中气体温度可升高到600-700℃，而 柴油 燃点为335℃)。 这时燃料气体在气缸中一面燃烧，一面推动活 塞对外作功。 1897年最早制成了以煤油为燃料的内燃机，以 后改用柴油为燃料，这就是我们通常所称的柴 油机(Diesel engine)。 其简化循环称为狄塞尔循环也称为定压加热循 环.
设系统向低温热源放的总热量为 Q2
• 由于ΔU = 0，则 由第一定律可得
Q1 Q2 W '
热
Q1 Q2 Q1
1
Q2 Q1
•若系统不止与两个热源相接触，则
Q1 Q1i ,
i 1
m
Q2 Q2 i ,
i 1
n
§4.6.2卡诺热机
(Carnot heat engine)
Q2 CV ,m (T1 T4 )
Q1 CV ,m (T3 T2 )
Q2 CV ,m (T1 T4 ) Q1 CV ,m (T3 T2 ) Q2 T4 T1 Q1 T3 T2 热 1 1 Q1 T3 T2 Q T T
2 4 1
V2 V3 V1 V4
T1 Q2 T2
Q1
T1 Q2 T2
Q1
热
Q1 Q2 Q1
1
Q2 Q1
可得卡诺热机效率为 T1 T2 T2 卡热 1 T1 T1
可逆卡诺热机效率公式非常简单，它与 工作物质是何种气体无关，也与V1/V2 或V3/V4 无关，仅与高温热源温度与低 温热源的温度有关。 要提高卡诺热机效率应尽量提高高温热 源温度或尽量降低低温热源温度。
1-2等温膨胀过程中吸热
在3-4等温压缩过程中放热
Q1 RT 1 ln
V2 V1
2-3 为绝热膨胀过程。设气体的比热容比为γ，
V4 Q2 RT2 ln V3
T1V2γ-1=T2V3γ-1
V2 T2 1 /( 1) ( ) V3 T1
V1 T2 1 /( 1) ( ) V4 T1
l 法国工程师卡诺在对蒸汽机所作的热力学 研究时所采用的方法与众不同，他对蒸汽机 所作的简化、抽象十分彻底。 • 整个循环由两个可逆等温过程及两个可逆绝 热过程组成，如图所示. •这样的热机称为卡诺热机。卡 诺热机的工作物质不一定是理 想气体，可以是其他任何物质。 在循环中工作物质从 T 1 热源吸热Q1 ，向T2 热源放热Q2 ，向外输出功W ’ 。 现在研究以理想气体为工作物质的卡诺循环 的效率。
(一)定体加热循环(奥托循环) • 德国工程师奥托(Otto,1832-1891)于 1876年仿效卡诺循环设计使用气体燃料 的火花塞点火式四冲程内燃机。 • 所使用的工作物质主要是天然气体及汽 油蒸汽，这种内燃机也称为汽油机 (gasoline engine)。
在(2-3)等体吸热Q1
(4-1)等体放热Q2 。 设气体定体摩尔热容为CV.m ，则
而低温热源最低温度常是室温或江、河、地下 水的水温 ， 提高热机效率的主要途径是升高高温热源温度。 • 蒸汽机中加上一过热器，使湿蒸汽变为干蒸汽， 不仅利于它在绝热膨胀降温后不会有水冷凝出 • 而且这样能有效升高蒸汽压强，以便升高蒸 汽温度。 • 目前30万kW汽轮机的蒸汽压强在20Mpa以上， 蒸汽温度为400℃ 以上，这种蒸汽称为亚临界 状态的蒸汽，其排气温度约200℃，热机效率 为35-40%。超大型的汽轮机的高温蒸汽将处于 超临界状态，其效率将更高。
• 图表示理想气体任意的一个准静态热机 循环过程。 • 由图可见，任何热机不可能仅吸热而不 放热，也不可能只与一个热源相接触。 • 循环过程的净功就是p-V图上循环曲线所 围的面积。 • 在p-V图上顺时针变化的循环，系统对外 作出净功，这就是热机。
• 逆时针变化的循环中 外界对系统作净功，这 是制冷机或热泵。