热机
一、热机的概念
利用内能来做功的机械叫做热机。
热机的种类
- 蒸汽机
- 内燃机（汽油机、柴油机）
- 蒸汽轮机
- 喷气发动机
二、内燃机
燃料在气缸内燃烧的热机叫做内燃机。
汽油机的工作过程
- 吸气冲程：吸入汽油和空气的混合物
- 压缩冲程：压缩混合物，机械能转化为内能
- 做功冲程：点火燃烧，内能转化为机械能
- 排气冲程：排出废气
四冲程内燃机的一个工作循环包括四个冲程，活塞往复两次，曲轴转两周，对外做功一次。
三、热机的效率
用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
热机效率公式
$$\eta = \frac{W_{有用}}{Q_{总}} \times 100\%$$
其中：
- $\eta$ — 热机效率
- $W_{有用}$ — 有用功，单位：焦耳（J）
- $Q_{总}$ — 燃料完全燃烧放出的热量，单位：焦耳（J）
燃料完全燃烧放热公式
$$Q_{放} = mq$$
其中：
- $Q_{放}$ — 放出的热量，单位：焦耳（J）
- $m$ — 燃料质量，单位：千克（kg）
- $q$ — 燃料的热值，单位：$\text{J/kg}$
四、提高热机效率的方法
- 使燃料充分燃烧
- 减少各种热量损失
- 减少摩擦等机械损耗
- 利用废气的能量
五、教学视频
📝 练习题
1. 四冲程内燃机的一个工作循环中，将内能转化为机械能的是（ ）
2. 完全燃烧 $2 \text{ kg}$ 焦炭放出的热量是多少？（$q_{焦炭} = 3.0 \times 10^7 \text{ J/kg}$）
解：
$$Q_{放} = mq = 2 \times 3.0 \times 10^7 = 6.0 \times 10^7 \text{ J}$$
答：完全燃烧 $2 \text{ kg}$ 焦炭放出的热量是 $6.0 \times 10^7 \text{ J}$。