一、热机
1 热机
（1）内能的利用方式
❶利用内能来加热物体，如烧水、做饭。
❷利用内能来做功，如水烧开了，水壶内的水蒸气将壶盖顶起来。
（2）热机
定义：利用燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的机器统称为热机。
工作原理：燃料在燃烧时，将化学能转化为内能，内能转化为机械能。
热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
（3）内燃机： 燃料直接在发动机内燃烧产生动力的热机叫内燃机。主要有汽油机和柴油机两种。
2 汽油机
（1）定义： 汽油机是利用汽缸内燃烧汽油产生高温高压的燃气来推动活塞做功的热机。
（2）工作过程： 汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动，活塞从汽缸的
一端运动到汽缸的另一端，叫一个冲程。
❶汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
❷在一个工作循环中，曲轴和飞轮均转动两周，对外做功一次。
❸在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
3 柴油机
（1）工作原理： 利用汽缸内燃烧柴油所产生的高温高压的燃气来推动活塞做功。
（2）主要构造： 与汽油机大致相同，所不同的是柴油机汽缸顶部无火花塞，而有喷油嘴。
（3）工作过程： 与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴和飞轮转两周，对外做功一次。
（4）柴油机与汽油机的异同点
汽油机的效率低，20%~30%；
柴油机的效率高，30%~45%。
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比较 |
汽油机 |
柴油机 |
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构造 |
火花塞 |
喷油嘴 |
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燃料 |
汽油 |
柴油 |
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吸气冲程 |
吸入汽油和空气 |
吸入空气 |
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压缩冲程 |
压缩程度较小 |
压缩程度较大 |
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做功冲程 |
点燃式 |
压燃式 |
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排气冲程 |
排出废气 |
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主要特点 |
轻巧、效率较低 |
笨重、效率 较高 |
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适用范围 |
小汽车等 |
载重汽车、火车等 |
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相同点 |
①都是燃料在汽缸中燃烧；②汽油机的火花塞与柴油机的喷油嘴的工作时刻都是压缩冲程末；③都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，曲轴和飞轮转两周，对外做功一次；④排气冲程排出废气的过程相同；⑤启动时都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来。 |
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汽油机机体轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等；
柴油机机体笨重，主要用于拖拉机、坦克、火车、轮船等。
二、热机的效率
1 燃料的热值
（1）定义： 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，这种燃料的热值。
（2）单位： 焦每千克，符号为J/Kg。
（3）热值的物理意义： 表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少。如木炭的热值为3.4x107J/Kg，它表示1kg的木炭完全燃烧时所放出的热量是3.4x107J。同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。
同样烧开一壶水，需要不同质量的燃料，说明不同种类的燃料热值不同。
（4）燃料燃烧放出热量的计算： 如果用m表示燃料质量，用q表示该种燃料的热值，用Q放表示燃料完全燃烧时所放出的热量，则Q放=mq。
其中：m的单位是kg，q的单位是J/kg，Q放的单位是J。
（5）燃料热值的理解
❶燃料的热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
❷“某种燃料”说明热值与燃料的种类有关。
❸“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽。
❹热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小，也就是说，热值是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放出热量多少均没有关系。
热值是燃料本身的性质，只与燃料种类有关。
❺计算气体燃料完全燃烧时放出的热量用Q放=Vq。其中V的单位是m3，q的单位是J/m3，Q放的单位是J。
2 热机的效率
（1）燃料的有效利用
❶燃料的利用率：有效利用的热量与燃料完全燃烧释放的总能量的比值，叫燃料的利用率，即η=Q利用/Q释放
❷影响燃料利用率的因素
未燃烧完全的部分、高温烟气带走的热量、被容器、炉具、周围的空气等吸收的热量。
❸提高燃料利用率的途径：一是让燃料尽可能地充分燃烧，如将煤炭研磨成粉状，吹入炉内燃烧；二是要减少热量的散失，如加大受热面积等。
敲碎煤块使煤充分燃烧，提高燃料利用率，从而可以提高炉子的效率。
（2）热机燃料燃烧能量走向示意图
（3）热机的效率： 用来做有用功的那部分能量（即转化成有用的机械能）与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率，其计算公式为η=W有用/Q放。
（4）提高热机效率的途径
❶使燃料充分燃烧。
❷保持良好润滑，减小机械摩擦。
❸采用先进技术，改变机械结构。
❹减少各种热量散失。
（5）使用热机对环境的污染： 主要有大气污染和噪声污染。
（6）环境保护措施
❶改进燃烧设备，消除烟尘。
❷提高燃料的综合利用率，采取集中供热。
❸充分开发利用污染少和无污染的能源，如太阳能。
❹在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染。
三、能量的转化和守恒
1 能量的转化
（1）能量的存在形式： 能量的存在有多种形式，如机械能、内能、电能、化学能、光能、核能等。
（2）能量的转化： 不同形式的能在一定的条件下可以相互转化。例如，摩擦生热是机械能转化为内能，水电站里的水轮机带动发电机发电是机械能转化为电能。
（3）能量的转移： 能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。
2 能量守恒定律
（1）内容： 能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，这个规律叫能量守恒定律。
（2）能量守恒定律的意义： 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定律。
（3）能量的转化与转移的区别
能的转化，是指通过做功使能的形式发生了改变，是一种形式的能转化为另一种形式的能。
能的转移，是指同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，能的形式没有改变，如热传递。