第四章：热机及其效率概述
一、热机概述
1. 定义：热机是一种能将内能转化为机械能的机器。
2. 种类：内燃机是应用最广泛的热机之一，包括汽油机和柴油机两大类。
3. 内燃机的工作过程：
吸气冲程：进气门打开，向下运动，允许汽油和空气混合物进入气缸。
压缩冲程：进气门和排气门关闭，向上运动，压缩汽油与空气混合物，将机械能转化为内能。
做功冲程：压缩冲程结束时，引发火花塞产生电火花，使燃料剧烈燃烧，产生高温高压气体。这些气体推动向下运动，带动曲轴转动，实现对外做功。值得注意的是，四个冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程借助惯性完成。
排气冲程：进气门关闭，排气门打开，向上运动，燃烧产生的废气。
补充：一个工作循环包括四个冲程，只有做功冲程对外做功一次，其余三个冲程为辅助冲程，依靠飞动的惯性完成。在一个工作循环中，往返两次，飞轮和曲轴转动两周，对外做功一次。
区分内燃机四个冲程的方法主要是通过观察气门和的运动状态。
二、汽油机和柴油机的差异
三、热值（Q）详解
1. 定义及物理意义：1kg某种燃料完全燃烧所释放的热量即为该燃料的热值。所谓“完全燃烧”指的是燃料烧尽、烧尽。
2. 热值是燃料的一种特性，不同的燃料具有不同的热值。同一燃料的热值与其形态、质量、体积以及是否完全燃烧、放热量无关。
单位：热值的单位通常为J/㎏（对于液体或固体燃料）或J/m³（对于气体燃料）。
3. 定义式：Q = q × m，其中Q表示某种燃料完全燃烧所释放的热量，q为该燃料的热值，m为燃料的质量。对于气体燃料，常用的计算公式是Q = q × V（V为气体体积）。
4. 燃料燃烧过程中的能量转化：化学能转化为内能。
四、热机效率概述
1. 定义：热机效率是指热机在做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所释放的热量之间的比值。由于热机工作时总会有能量损失，因此这个效率值总是小于1。
2. 计算公式：η = W有 / Q总 = W有 / qm（其中q为热值）。从公式中可以看出，提高燃料的燃烧效率是提升热机效率的关键。
五、提高热机效率的途径：
1. 尽可能使燃料充分燃烧；
2. 减少各种形式的热损失；
3. 注意机器的保养，确保机器各部件间的良好润滑，减少摩擦等。另外在实际应用中，常见求热效率的问题如烧水问题中，通常使用通用公式η = Q有 / E来计算。其中Q有指的是有效利用的热量，E指的是总热量。根据不同情况（如炉子加热、太阳能热水器、电热水器等），Q有和E的计算方式会有所不同。
