【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第八章热机

【资料图】

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于焦耳。另外这套老教材中的力的单位常用公斤，如今是不允许的，力是不能使用公斤为单位的。】

本章提要

1、热机的装置

热机是这样的一种装置，它能持续不断地把撚料燃烧时释放的能量，通过传热的方式转变为工作物质（简称为工质）的内能，再通过做功的方式转变为机械能。

2、热机的组成

热机必须具备三个组成部分：

(1)发热器——是使燃料所释放出的能量转变为工质内能的装置。

(2)工作部分——是使工质消耗内能来做机械功的装置。

(3)冷凝器——是容纳工作部分排出的废工质的装置。

3、热机的工作特点

工质从发热器得到的热量，只有一部分转变为机械功，其余部分都传给了冷凝器。工质从发热器得到的热量是，其中一部分 Q₂ 被做过功的废工质带入冷凝器，转变为机械功的只是 Q₁－Q₂  。

4、热机的效率

(1)燃烧效率：在发热器中，工质所得到的热量与燃料燃烧所放出的热量之比。即   。

(2)热效率：在热机的工作部分中转变为功的热量与工质从发热器得到的热量之比。即   。

(3)机械效率：机轴上得到的和有用功相当的热量与转变为和机械功相当的热量之比。即   。

(4)总效率：转变为有用功的热量跟燃料燃烧时放出的热量之比与输出功相当的热量为 Q₃，燃料燃烧放出的热量为 Q，则  。

5、提高热机效率的途径

提高发热器温度，降低冷凝器的温度，同时尽量减少发热器内热量的损失与工作部分因摩擦所引起的能量消耗。

6、蒸汽机的发热器是锅炉；工作部分是汽缸；冷凝器是凝汽器。

7、蒸汽机是靠高温和高压的蒸汽推动汽缸里的活塞来做功的。汽缸的进汽和排汽由滑动阀自动控制。

8、内燃机是让燃料直接在汽缸里燃烧，并靠燃烧产生的气体来推动活塞做功。

内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成的。但是，在奥托内燃机（汽油机）里吸入汽缸的是燃料空气混合物，燃烧是由火花器产生电火花来点撚的；在狄塞耳内燃机（柴油机）里，吸入汽缸的是空气，喷入汽缸的燃料在接触温度很高的热空气后燃烧。

9、蒸汽轮机和燃气轮机是靠喷嘴喷出的蒸汽流或气流冲击叶片来带动叶轮和机轴转动。

10、空气喷气发动机是利用气体从尾部高速喷出时所产生反冲的推力来推动机身前进的。

11、火箭喷气发动机本身带有燃料和氧化剂，不需要外界空气助燃，由喷气发动机从尾部高速喷出气体的反冲推力能使机身飞速地前进。同时它还能够作为宇宙航行的工具。

复习题八

1、什么叫做热机？它在生产上有什么重大的作用？

2、热机的工质有什么作用？哪些物质可以作为热机的工质？

3、怎样计算定量气体在作等压膨胀时所做的功？

4、怎祥才可以提高蒸汽机的效率？

5、喷气式飞机和火箭是用什么原理飞行的？

6、一台内燃机在燃烧 1 公斤汽油（燃烧值 10,000 千卡/公斤）时，所产生的热量可以大致分配如下：

求这台内燃机的燃烧效率，热效率，机械效率和总效率。

7、有一台 8250 型八缸四冲程柴油机，汽缸直径是 250 毫米，活塞冲程是 300 毫米，飞轮转速是 600 转/分，发动机的功率是 400 马力，求第三冲程中气体的平均压强。【p=5公斤/厘米²】

[提示：在解答有关热机的习题时，我们要注意几个问题，

(1)单缸的往复式蒸汽机的活塞在汽缸中往复一次，即通过两个冲程时，飞轮转一周，这时蒸汽做了两次功；而单缸的四冲程内燃机每完成一次循环（即完成四个冲程），飞轮转动两周，在这个过程中气体只做了一次功（只在第三冲程时气体做功）。也就是说，单缸的往复式蒸汽机的飞轮每转动一周，蒸汽做两次功；而单缸的四冲程内燃机的飞轮每转动两周，气体做一次功。

(2)发动机的功率是指几个汽缸的功率之和，我们应先求出每一个汽缸的平均功率，例如本题是八个汽缸的功率的和是 400 马力，所以，每个汽缸的平均功率 N＝50马力。

(3)活塞面积的公式是  。

(4)要从飞轮的转速中求出每分钟内每个汽缸中气体做功的次数。例如本题飞轮的转速 n＝600转/分＝10转/秒，所以在每秒钟内每个汽缸中气体做功的次数为 n/2＝5次。

(5)功率的公式是（S 是活塞的冲程），要按步求出这五个方面的值后，才能解出本题]

8、八汽缸四冲程内燃机活塞的面积是 450 厘米²，冲程是 米，第三冲程中气体的平均压强是 5 公斤/厘米²，飞机的转速是 600 周/分，求内燃机的功率。假使燃料的燃烧值是 10,000 千卡/公斤，内燃机在 1 小时内燃烧燃料 96 公斤，求它的效率。【每一气缸的功率是60马力，发动机功率是480马力，效率≈%】

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