初中物理同步讲义北师大版热机 火箭 燃料的利用和环境保护（提高） 知识讲解.docx

热机火箭燃料的利用和环境保护(提高)

【学习目标】

1.知道热机中的能量转化。

2.知道四冲程热机的构造和工作原理。

3.了解现代火箭的构造和特点，了解多级火箭是星际航行的运载工具。

4.知道燃料的热值及其单位，并知道某种燃料热值的物理意义。5.知道燃料燃烧过程中的能的转化是化学能转化为内能。

【要点梳理】

要点一、热机

将燃料燃烧产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。常见的热机有：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。

内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料。

喷油嘴排气门

喷油嘴

排气门

汽缸

曲轴

进气门

活塞

连杆

火花塞

进气门排气门

活塞

汽缸连杆

曲轴

汽油机和柴油机的异同点：

不同点

相同点

项目

汽油机

柴油机

(1)构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。

(2)都将内能转化为机械能。

(3)每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲

程组成。

构造

气缸顶部有火花塞

气缸顶部有喷油嘴

点火方式

压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式

压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式

燃料

汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物

柴油、吸气冲程吸进气缸的只是空气

压缩比

压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/9至1/6

压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/22至1/16

做功

做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃,高温高压的气体推动活塞做功

做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃,高温高压的气体推动活塞做功

效率

效率较低20%至30%

效率较高30%至45%

用途

轻便，多用于汽车、飞机、小型农

笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重

机具型机械

要点诠释：

(1)汽油机和柴油机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。

(2)活塞在气缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

(3)在一个工作循环中，汽缸内的活塞往复两次，曲轴转动两周。

(4)四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮惯性完成的。

(5)一个工作循环有两次能量转化，在压缩过程中，机械能转化为内能，在做功过程中，内能转化为机械能。

要点二、热机的效率

热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。

要点诠释：

(1)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。

(2)提高热机效率的途径：

①在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。

②在使用上，要正确使用，注意保养。例如加润滑剂以保证良好的润滑，减小摩擦；运动零件之间的间隙要调整得当，减小摩擦和防止漏气。

③充分利用废气带走的能量。例如热电站就是利用废气来供热的，这种既供电又供热的热电站，比一般的火电站，燃料的利用率将大大提高。

要点三、火箭

1.火箭升空的原理：火箭升空的原理与气球反冲运动相同。在火箭燃烧室内部装着燃料和氧化剂。燃料燃烧时产生高温高压燃气，燃气从喷口高速喷出时，对火箭产生巨大推力，从而把火箭发射出去。从能量的角度来看，火箭也是把内能转化成机械能的机器，所以它也是热机家族中的一员。

氧化剂

氧化剂

燃烧室

喷口

液体燃料

输送装置

整流革

氧化剂箱

燃料箱

输送泵

2.火箭的分类：同时由于它所用燃料的形态不同，我们又把火箭分为固体火箭和液体火箭两种，较常用的是液体火箭。

3.火箭的应用：发射卫星、运送空间站等等。为了把卫星、飞船等有效载荷送上太空，人们研制出了多级火箭，即二级或三级火箭。

要点四、热值

某种燃料完全燃烧时化学能转化为内能的量(放出的热量)与其质量的比叫作这种燃料的热值。单位是：J/kg。

要点诠释：

(1)燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关：

①燃料的种类；

②燃料的质量；

③燃料是否充分燃烧。

(2)燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q=qm,其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。

要点五、内能对环境的影响及环保措施

1.内能对环境的影响：

①气污染(CO、S0、酸雨)。

②噪声污染。

2.保护环境，减小污染措施：

①改进燃烧设备，采取集中