Теплові двигуни

Нововолинське ВПУВикладач фізики

Стадник О.І.

Урок 5

Мета уроку:

• освітня : з'ясувати принцип дії теплової машини, її складових частин, залежність ККД теплових машин від температур нагрівника і холодильника; формувати вміння використовувати набуті знання для розв'язування практичних задач;

• розвиваюча: розвивати логічне мислення;• виховна :виховувати навички роботи в

команді, вміння відстоювати свою думку.

Перевірка знань:

• Визначте, які із наступних тверджень вірні, а які хибні:- коли сірник внесли у полум'я свічки, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок механічної роботи; - коли сірник запалили об коробок, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок теплопередачі; - коли пилка нагрілась після розпилювання дров, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок механічної роботи; - коли штучний супутник нагрівся під час входження в атмосферу Землі, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок теплопередачі; - коли склянку з водою кімнатної температури поставили в холодильник, то внутрішня енергія зменшилась внаслідок теплопередачі; - коли дах будинку нагрівся під прямими променями сонця, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок теплопередачі.

Актуалізація знаньАктуалізація знаньПояснити кожну формулу

Е

Вивчення нового матеріалу

• Теплови. й двигу.н — машина 

для перетворення теплової енергії 

в механічну роботу.

Принцип роботи:

• Тепловий двигун і є посередником між нагрівачем і холодильником. Основним елементом теплового двигуна є робоча речовина. Робоча речовина отримує тепло від нагрівача, переходить до холодильника і віддає там частину цього тепла. Охолоджена робоча речовинаповертається до нагрівача, і так починається наступний цикл. В залежності від того в яких умовах відбувається отримання і передача тепла виділяють різні робочі цикли теплових двигунів. Вводять поняття коефіцієнта корисної дії (ККД) — частка теплової енергії перетворена у механічну енергію.

21 QQA A’ = Q1 – Q2

Нагрівач Т1

Робоче тіло

Холодильник т2

Q1

Q2

ККД теплового двигуна:

Q

A

%1001

21

Q

QQ

Цикл Карно

%1001

21max

T

TT

Цикл Карно,  — цикл роботи теплового двигуна.Цикл складається з чотирьох стадій:

-Робоча речовина нагрівається за сталої температури (ізотермічний процес).-Робоча речовина розширюється за сталої ентропії (адіабатичний процес).-Робоча речовина охолоджується за сталої температури (ізотермічний процес).-Робоча речовина стискається за сталої ентропії (адіабатичний процес).

Теплові двигуни та проблеми охорони

навколишнього середовища

• ¾  виведення в навколишнє середовище значної кількості теплоти, що призводить до поступового підвищення середньої температури на землі, а це в свою чергу становить загрозу танення льодовиків і катострофічного підвищення рівня Світового океану;

• ¾ збільшення в атмосфері кількості вуглекислого газу (СО2), що призводить до виникнення парникового ефекту;

• ¾ топки теплових електростанцій, ДВС автомобілів безперервно викидають в атмосферу шкідливі для тварин, рослин і людей речовини: сірчисті сполуки, оксиди азоту, вуглеводні, оксид вуглецю СО;

• ¾ на атомних електростанціях постає проблема захоронення небезпечних радіоактивних відходів;

• ¾ застосування парових турбін на електростанціях потребує відведення великих площ під ставки, в яких охолоджується відпрацьована пара.

Шляхи підвищення ККД:

• - збільшуючи T нагрівника;• - зменшуючи T холодильника.

Вид Вид транспорту транспорту

Вид двигунаВид двигуна

автомобільний

карбюраторний, дизельний

Залізнодорожний

Дизельний, електричний

водяний парова турбіна

повітрянийПоршневий, реактивний,

турбореактивний

1 тона бензину виділяє 500-800 кг шкідливии речовин. В атмосферу кожний день викидається

5 млрд. тон СО2. В склад вихлопних газіввходит 1200 компонентів, в тому числі оксиди вуглецю, азоту, свинцю и т. д.

Закріплення матеріалу

Q = ∆U + A

∆U = 3cR∆T/2M

А = mR∆T/M

ν = m/М

∆U = 3 ν R∆T/2A = Р(V2 – V1)

A = mR∆T/M

Q = cm ∆T

∆U = 2 ν R∆T/3

∆U = 3mR∆T/2M

ν = m*М -Q = ∆U - A

A = Р/(V2 – V1)

Q=r*m

Вибрати правильні формули:

При яких умовах за рахунок внутрішньої енергії може бути виконана максимальна робота?

При Т=const , Q=А

При V=const, Q =∆U

При P=const, Q =∆U+А

При Q = 0, А = -∆U

А

?

?

?

?

Робимо разом...

• Визначити ККД двигуна, у якого температура нагрівача 2000К, ак температура холодильника 1000С?

Виконуємо самостійно ...

• Під час згоряння палива в тепловому двигуні було отримано 200 кДж теплоти, а холодильнику передано 120 кДж теплоти. Який ККД теплового двигуна?

Виконуємо біля дошки ...

• Який ККД теплового двигуна, якщо робоче тіло, після отримання від нагрівача кількість теплоти 1,6 МДж, виконало роботу 400 кДж? Яка кількість теплоти передана холодильнику?

Домашнє завдання:

• Є.В.Коршак, О.І.Ляшенко, В.Ф.Савченко

• Фізика 10 клас § 56.• Скласти якісні задачі на дану

тему.• *Презентація “ Теплові двигуни:

за і проти!”

Література:

• Є.В.Коршак, О.І.Ляшенко, В.Ф.Савченко Фізика 10 клас.

http://www.google.com.ua/search?• http://uk.wikipedia.• http://www.ukrreferat.com/index.php?referat=16667 • http://sp.bdpu.org/theory/vpsergienko/

3_Molekulyarna_fizika/2_Osnovi_termodinamiki/molchp09.html

• Підручник “Фізика” Гончаренко С.У.• http://studmed.ru/gendenshteyn-le-fzika-10-klas-rven-

standartu_f9c2481aef9.htm• Л.В. Непорожня, А.М. Петренко, О.А. Овсянніков,

Ю.О. Селезнов, Збірник завдань для ДПА.