【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。

第八章熱機(jī)

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳。另外這套老教材中的力的單位常用公斤，如今是不允許的，力是不能使用公斤為單位的?！?/span>

本章提要

1、熱機(jī)的裝置

????????熱機(jī)是這樣的一種裝置，它能持續(xù)不斷地把撚料燃燒時釋放的能量，通過傳熱的方式轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ魑镔|(zhì)（簡稱為工質(zhì)）的內(nèi)能，再通過做功的方式轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。

2、熱機(jī)的組成

????????熱機(jī)必須具備三個組成部分：

????????(1)發(fā)熱器——是使燃料所釋放出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣べ|(zhì)內(nèi)能的裝置。

????????(2)工作部分——是使工質(zhì)消耗內(nèi)能來做機(jī)械功的裝置。

????????(3)冷凝器——是容納工作部分排出的廢工質(zhì)的裝置。

3、熱機(jī)的工作特點

????????工質(zhì)從發(fā)熱器得到的熱量，只有一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功，其余部分都傳給了冷凝器。工質(zhì)從發(fā)熱器得到的熱量是，其中一部分 Q? 被做過功的廢工質(zhì)帶入冷凝器，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的只是 Q?－Q?? 。

4、熱機(jī)的效率

????????(1)燃燒效率：在發(fā)熱器中，工質(zhì)所得到的熱量與燃料燃燒所放出的熱量之比。即?? 。

????????(2)熱效率：在熱機(jī)的工作部分中轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臒崃颗c工質(zhì)從發(fā)熱器得到的熱量之比。即?? 。

????????(3)機(jī)械效率：機(jī)軸上得到的和有用功相當(dāng)?shù)臒崃颗c轉(zhuǎn)變?yōu)楹蜋C(jī)械功相當(dāng)?shù)臒崃恐取＜?? 。

????????(4)總效率：轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃扛剂先紵龝r放出的熱量之比與輸出功相當(dāng)?shù)臒崃繛?Q?，燃料燃燒放出的熱量為 Q，則? 。

5、提高熱機(jī)效率的途徑

????????提高發(fā)熱器溫度，降低冷凝器的溫度，同時盡量減少發(fā)熱器內(nèi)熱量的損失與工作部分因摩擦所引起的能量消耗。

6、蒸汽機(jī)的發(fā)熱器是鍋爐；工作部分是汽缸；冷凝器是凝汽器。

7、蒸汽機(jī)是靠高溫和高壓的蒸汽推動汽缸里的活塞來做功的。汽缸的進(jìn)汽和排汽由滑動閥自動控制。

8、內(nèi)燃機(jī)是讓燃料直接在汽缸里燃燒，并靠燃燒產(chǎn)生的氣體來推動活塞做功。

????????內(nèi)燃機(jī)的工作過程是由吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程組成的。但是，在奧托內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)）里吸入汽缸的是燃料空氣混合物，燃燒是由火花器產(chǎn)生電火花來點撚的；在狄塞耳內(nèi)燃機(jī)（柴油機(jī)）里，吸入汽缸的是空氣，噴入汽缸的燃料在接觸溫度很高的熱空氣后燃燒。

9、蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)是靠噴嘴噴出的蒸汽流或氣流沖擊葉片來帶動葉輪和機(jī)軸轉(zhuǎn)動。

10、空氣噴氣發(fā)動機(jī)是利用氣體從尾部高速噴出時所產(chǎn)生反沖的推力來推動機(jī)身前進(jìn)的。

11、火箭噴氣發(fā)動機(jī)本身帶有燃料和氧化劑，不需要外界空氣助燃，由噴氣發(fā)動機(jī)從尾部高速噴出氣體的反沖推力能使機(jī)身飛速地前進(jìn)。同時它還能夠作為宇宙航行的工具。

復(fù)習(xí)題八

1、什么叫做熱機(jī)？它在生產(chǎn)上有什么重大的作用？

2、熱機(jī)的工質(zhì)有什么作用？哪些物質(zhì)可以作為熱機(jī)的工質(zhì)？

3、怎樣計算定量氣體在作等壓膨脹時所做的功？

4、怎祥才可以提高蒸汽機(jī)的效率？

5、噴氣式飛機(jī)和火箭是用什么原理飛行的？

6、一臺內(nèi)燃機(jī)在燃燒 1 公斤汽油（燃燒值 10,000 千卡/公斤）時，所產(chǎn)生的熱量可以大致分配如下：

求這臺內(nèi)燃機(jī)的燃燒效率，熱效率，機(jī)械效率和總效率。

7、有一臺 8250 型八缸四沖程柴油機(jī)，汽缸直徑是 250 毫米，活塞沖程是 300 毫米，飛輪轉(zhuǎn)速是 600 轉(zhuǎn)/分，發(fā)動機(jī)的功率是 400 馬力，求第三沖程中氣體的平均壓強(qiáng)?！緋=5公斤/厘米2】

[提示：在解答有關(guān)熱機(jī)的習(xí)題時，我們要注意幾個問題，

(1)單缸的往復(fù)式蒸汽機(jī)的活塞在汽缸中往復(fù)一次，即通過兩個沖程時，飛輪轉(zhuǎn)一周，這時蒸汽做了兩次功；而單缸的四沖程內(nèi)燃機(jī)每完成一次循環(huán)（即完成四個沖程），飛輪轉(zhuǎn)動兩周，在這個過程中氣體只做了一次功（只在第三沖程時氣體做功）。也就是說，單缸的往復(fù)式蒸汽機(jī)的飛輪每轉(zhuǎn)動一周，蒸汽做兩次功；而單缸的四沖程內(nèi)燃機(jī)的飛輪每轉(zhuǎn)動兩周，氣體做一次功。

(2)發(fā)動機(jī)的功率是指幾個汽缸的功率之和，我們應(yīng)先求出每一個汽缸的平均功率，例如本題是八個汽缸的功率的和是 400 馬力，所以，每個汽缸的平均功率 N＝50馬力。

(3)活塞面積的公式是? 。

(4)要從飛輪的轉(zhuǎn)速中求出每分鐘內(nèi)每個汽缸中氣體做功的次數(shù)。例如本題飛輪的轉(zhuǎn)速 n＝600轉(zhuǎn)/分＝10轉(zhuǎn)/秒，所以在每秒鐘內(nèi)每個汽缸中氣體做功的次數(shù)為 n/2＝5次。

(5)功率的公式是（S 是活塞的沖程），要按步求出這五個方面的值后，才能解出本題]

8、八汽缸四沖程內(nèi)燃機(jī)活塞的面積是 450 厘米2，沖程是 0.4 米，第三沖程中氣體的平均壓強(qiáng)是 5 公斤/厘米2，飛機(jī)的轉(zhuǎn)速是 600 周/分，求內(nèi)燃機(jī)的功率。假使燃料的燃燒值是 10,000 千卡/公斤，內(nèi)燃機(jī)在 1 小時內(nèi)燃燒燃料 96 公斤，求它的效率。【每一氣缸的功率是60馬力，發(fā)動機(jī)功率是480馬力，效率≈31.6%】