Transcript Теплові двигуни - Нововолинське ВПУ

Урок 5
Теплові двигуни
Нововолинське ВПУ
Викладач фізики
Стадник О.І.
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 знань
Пояснити кожну формулу
Завдання на швидкість.
(скласти правильні формули)
Е
Вивчення нового матеріалу
• Теплови́й двигу́н — 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.
Нагрівач Т1
Q1
Робоче тіло
Q2
Холодильник т2
A’ = Q1 – Q2
A  Q1  Q2
ККД теплового двигуна:
A

Q
Q1  Q2

 100%
Q1
Цикл Карно
T1  T2
max 
100%
T1
Цикл Карно́ — 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
транспорту
Вид двигуна
автомобільний
карбюраторний,
дизельний
Залізнодорож
ний
Дизельний, електричний
водяний
парова турбіна
повітряний
Поршневий, реактивний,
турбореактивний
1 тона бензину виділяє 500-800 кг шкідливии речовин.
В атмосферу кожний день викидається
5 млрд. тон СО2. В склад вихлопних газів
входит 1200 компонентів, в тому
числі оксиди вуглецю, азоту, свинцю и т. д.
Закріплення матеріалу
Вибрати правильні формули:
Q = ∆U + A
ν = m/М
А = mR∆T/M
A = Р/(V2 – V1)
∆U = 3cR∆T/2M
∆U = 2 ν R∆T/3
-Q = ∆U - A
ν = m*М
A = mR∆T/M
Q = cm ∆T
∆U = 3mR∆T/2M
Q=r*m
A = Р(V2 – V1)
∆U = 3 ν R∆T/2
При яких умовах за рахунок внутрішньої
енергії може бути виконана максимальна
робота?
При Т=const , Q=А
При V=const, Q =∆U
?
?
А
При P=const, Q =∆U+А
При Q = 0, А = -∆U
?
?
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_Molekulyarn
a_fizika/2_Osnovi_termodinamiki/molchp09.html
• Підручник “Фізика” Гончаренко С.У.
• http://studmed.ru/gendenshteyn-le-fzika-10-klasrven-standartu_f9c2481aef9.htm
• Л.В. Непорожня, А.М. Петренко, О.А. Овсянніков,
Ю.О. Селезнов, Збірник завдань для ДПА.