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[!--downpath--]熱機(jī)定義
熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械，熱機(jī)的種類有好多，比如蒸氣機(jī)、噴氣底盤、汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、火箭底盤等。
內(nèi)燃機(jī)
燃料直接在底盤氣缸內(nèi)燃燒形成動(dòng)力的熱機(jī)，稱作內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)是現(xiàn)代社會(huì)中最常見的一種熱機(jī)。內(nèi)燃機(jī)分為柴油機(jī)和汽油機(jī)兩大類，它們分別用柴油和汽油作為燃料。右圖分別為四沖程柴油機(jī)的實(shí)物剖面圖和結(jié)構(gòu)示意圖：
實(shí)物剖面圖
結(jié)構(gòu)示意圖
汽油機(jī)的構(gòu)造和柴油機(jī)相像，而且汽油機(jī)是通過壓縮空氣直接燃起汽油，因而汽油機(jī)底部沒有化油器，而且汽油機(jī)底部有一個(gè)噴油嘴。
來看個(gè)視頻了解一下缸體內(nèi)部是怎樣工作的：
沖程：活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程，稱作一個(gè)沖程
01
吸氣沖程
特點(diǎn)
進(jìn)氣門打開
排氣門關(guān)掉
活塞向上聯(lián)通
空氣與柴油的混和物從進(jìn)氣門步入
02
壓縮沖程
特點(diǎn)
進(jìn)氣門關(guān)掉
排氣門關(guān)掉
活塞向下聯(lián)通
活塞壓縮混和二氧化碳
機(jī)械能轉(zhuǎn)為內(nèi)能
03
做功沖程
特點(diǎn)
進(jìn)氣門關(guān)掉
排氣門關(guān)掉
化油器打火
形成低溫高壓二氧化碳
促進(jìn)活塞向上聯(lián)通
內(nèi)能轉(zhuǎn)機(jī)械能
04
排氣沖程
特點(diǎn)
進(jìn)氣門關(guān)掉
排氣門打開
活塞向下聯(lián)通
燃燒后的廢水從排氣門排出
總結(jié)四沖程柴油機(jī)的工作過程汽油機(jī)做功沖程視頻，我們可以發(fā)覺：它的一個(gè)工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功和排氣4個(gè)沖程組成；一個(gè)工作循環(huán)中活塞往復(fù)2次汽油機(jī)做功沖程視頻，凸輪轉(zhuǎn)2周，對(duì)外做功1次。
柴油機(jī)在工作時(shí)只有做功沖程使機(jī)車獲得動(dòng)力，其它三個(gè)沖程均為輔助沖程，借助凸輪上飛輪的慣性來完成。
柴油機(jī)和汽油機(jī)的比較
【擴(kuò)展】
“燒水”的六沖程底盤
普通的四沖程底盤把?左右的能量都以熱能的方式散失掉了，造成熱機(jī)效率非常低。六沖程底盤則可以借助部分散失的熱量制造蒸氣回收部份浪費(fèi)掉的能量，達(dá)到提升熱機(jī)效率的目的。
在普通四沖程底盤的四個(gè)沖程以后，六沖程底盤在第五個(gè)沖程開始的時(shí)侯，會(huì)把水噴進(jìn)炙熱的汽缸里，水會(huì)馬上弄成氣溫高達(dá)816度的水蒸汽，容積大幅膨脹1600倍，造成汽缸內(nèi)的浮力大幅減小，帶動(dòng)活塞繼續(xù)做功，最后再重復(fù)一次排氣沖程，底盤把水蒸汽排放在一個(gè)冷卻器，水蒸汽在那兒重新弄成液態(tài)水。這樣在消耗燃油不變的情況下，每6個(gè)沖程中就出現(xiàn)了兩個(gè)做功沖程，大大提升了熱機(jī)效率。
依照估算，六沖程柴油底盤與傳統(tǒng)的四沖程柴油底盤相比，熱機(jī)效率可以提升40%，若果是六沖程汽油底盤，則能提高45%。
盡管六沖程底盤的理論優(yōu)點(diǎn)是可以保證動(dòng)力的同時(shí)進(jìn)一步減少油耗，噴水部件成本也不高；但同時(shí)它的弊病也十分顯著，第五、六沖程若果不潤(rùn)滑，汽缸的銹蝕、腐蝕會(huì)非常嚴(yán)重。所以這些底盤目前僅逗留在試驗(yàn)機(jī)階段，還未真正投入到實(shí)際使用中。
練一練
1.車輛已然成為現(xiàn)代生活不可缺乏的一部份，車輛多數(shù)采用柴油機(jī)作為底盤，如圖是四沖程柴油機(jī)的工作循環(huán)示意圖，下述說法中錯(cuò)誤的是（）
A.柴油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)正確的次序是：丁丙甲乙
B.甲沖程中的能量轉(zhuǎn)化是：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
C.丙沖程中存在的能量轉(zhuǎn)化是：物理能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D.借助飛輪慣性完成的沖程是：甲、乙、丁沖程
2.關(guān)于內(nèi)燃機(jī)，下述說法中正確的是（）
A.隨著科技的發(fā)展一定可以研發(fā)出永動(dòng)機(jī)
B.熱機(jī)使用不會(huì)導(dǎo)致任何污染是一種環(huán)保機(jī)器
C.內(nèi)燃機(jī)靠形成的低溫、高壓煤氣推進(jìn)活塞做功
D.柴油機(jī)和汽油機(jī)都是內(nèi)燃機(jī)，吸入汽缸的物質(zhì)相同
3.關(guān)于內(nèi)燃機(jī)的下述說法中正確的是（）
A.柴油機(jī)底部有噴油嘴
B.在汽油機(jī)的壓縮沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為汽油和空氣混和物的內(nèi)能
C.進(jìn)、排氣門同時(shí)關(guān)掉的沖程是做功沖程和壓縮沖程
D.汽油機(jī)在吸氣沖程中吸入汽油和空氣
4.在內(nèi)燃機(jī)工作的四個(gè)沖程中，發(fā)生內(nèi)能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)化的是（）
A.吸氣沖程和壓縮沖程
B.壓縮沖程和做功沖程
C.吸氣沖程和做功沖程
D.壓縮沖程和排氣沖程
5.柴油機(jī)工作時(shí)將燃料燃燒時(shí)形成的能轉(zhuǎn)化為能，一臺(tái)雙缸四沖程柴油機(jī)，飛輪怠速是4800r/min，該柴油機(jī)每秒對(duì)外做功次。
6.一臺(tái)四沖程柴油機(jī)正常工作時(shí)凸輪和飛輪的怠速是2400r/min，它每秒完成個(gè)沖程，對(duì)外做功次。
7.小柯在科技館見到許多奇思妙想和趣味實(shí)驗(yàn)。
奇思妙想——六沖程引擎。這些引擎在完成四沖程工作后，會(huì)把水注入氣缸，使水頓時(shí)弄成水蒸汽，進(jìn)而推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，形成第五沖程，為車輛提供動(dòng)力。第六沖程是讓水蒸汽步入冷凝器，弄成可再度注入氣缸的水。則第五沖程相當(dāng)于圖中四沖程柴油機(jī)的（填序號(hào)）。
8.科學(xué)家發(fā)明了一款雙缸六沖程內(nèi)燃機(jī)，它每一個(gè)工作循環(huán)的前四個(gè)沖程與雙缸四沖程內(nèi)燃機(jī)相同，在第四沖程結(jié)束后，立即向氣缸內(nèi)噴水，水在低溫氣缸內(nèi)迅速汽化成低溫、高壓水蒸汽，促使活塞再度做功，水蒸汽濕度（選填“升高”“降低”或“不變”），其內(nèi)能（選填“增大”“減小”或“不變”），這樣燃燒同樣多的燃料獲得了更多的機(jī)械能，提升了熱機(jī)的，為步入下一個(gè)工作循環(huán)，這款內(nèi)燃機(jī)的第六沖程是沖程。
參考答案
1.A2.C3.C4.B5.看法析6.看法析7.丙8.看法析
解析
1.
甲沖程，兩氣門都關(guān)掉，活塞向下運(yùn)行，汽缸體積減少，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能，是第二沖程；
乙沖程，排氣門打開，活塞向下運(yùn)動(dòng)，汽缸體積減少，是排氣沖程，是第四沖程；
丙沖程，氣門都關(guān)掉，節(jié)氣門打火，活塞向上運(yùn)行，汽缸體積減小，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為了機(jī)械能是第三沖程；
丁沖程，進(jìn)氣門打開，活塞向上運(yùn)行，汽缸體積減小，是吸氣沖程，是第一沖程；
A、四個(gè)沖程的正確次序是丁甲丙乙，故A錯(cuò)誤；
B、甲沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B正確；
C、丙沖程是做功沖程，此沖程燃料燃燒物理能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能促進(jìn)活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C正確；
D、靠慣性完成的沖程是甲、乙、丁，故D正確。
2.
A、根據(jù)能量守恒定理可知，永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，故A錯(cuò)誤；
B、熱機(jī)燃燒的多是化石燃料，熱機(jī)的大量使用，會(huì)帶來更多的廢水，污染環(huán)境，故B錯(cuò)誤；
C、內(nèi)燃機(jī)在壓縮沖程結(jié)束時(shí)，火花形成電火花，使燃料劇烈燃燒，形成低溫高壓的煤氣，促使活塞做功，故C正確；
D、柴油機(jī)和柴油機(jī)都屬于內(nèi)燃機(jī)，工作過程中，柴油機(jī)吸入的是空氣和柴油的混和物，汽油機(jī)吸入的是空氣，故D錯(cuò)誤。
3.
A、汽油機(jī)的底部有化油器，汽油機(jī)的底部有噴油嘴，故A錯(cuò)誤；
B、因?yàn)槠蜋C(jī)吸入汽缸的只有空氣，在汽油機(jī)的壓縮沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，故B錯(cuò)誤；
C、四沖程柴油機(jī)在工作過程，進(jìn)、排氣門同時(shí)關(guān)掉的沖程是做功沖程和壓縮沖程，故C正確；
D、柴油機(jī)在吸氣沖程中吸入汽缸的只有空氣，故D錯(cuò)誤。
4.
內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程；壓縮沖程中活塞向下運(yùn)動(dòng)，壓縮二氧化碳，對(duì)二氧化碳做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程中低溫高壓的煤氣推進(jìn)活塞向上運(yùn)動(dòng)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；吸氣和排氣沖程不發(fā)生能量轉(zhuǎn)化。
5.
柴油機(jī)工作時(shí)將燃料燃燒時(shí)形成的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
由題意可知，雙缸四沖程柴油機(jī)的飛輪怠速是4800r/min，即每秒鐘轉(zhuǎn)80圈，完成160個(gè)沖程，做功40次。
6.
飛輪怠速是2400r/min，合40r/s，表示每秒鐘飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)40圈，由于一個(gè)工作循環(huán)完成四個(gè)沖程，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)2次，連桿和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周，對(duì)外做功1次，所以，該柴油機(jī)每秒完成80個(gè)沖程，對(duì)外做功20次。
7.
甲圖：進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)掉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是吸氣沖程。
乙圖：進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)掉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
丙圖：進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)掉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
丁圖：進(jìn)氣門關(guān)掉，排氣門打開，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是排氣沖程。
由題知，第五沖程中，水注入氣缸，氣缸內(nèi)的濕度是比較高的，水都會(huì)迅速氣化為水蒸汽，水蒸汽推進(jìn)活塞運(yùn)動(dòng)做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，相當(dāng)于四沖程柴油機(jī)的做功沖程，即與圖丙相同。
8.
新型內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)包括6個(gè)沖程，煤氣對(duì)外做功2次。在第四沖程結(jié)束后，立刻向氣缸內(nèi)噴水，水在低溫氣缸內(nèi)迅速汽化成低溫、高壓水蒸汽，容積膨脹，促使活塞再度做功，水蒸汽對(duì)外做功氣溫增加，內(nèi)能減少；
燃燒同樣多的燃料獲得了更多的機(jī)械能，即釋放的總能量不變，做功變多，增強(qiáng)了熱機(jī)的效率；
為步入下一個(gè)工作循環(huán)，內(nèi)燃機(jī)須要將汽缸內(nèi)的水蒸汽排出，故這款內(nèi)燃機(jī)的第六沖程是排氣沖程。