Transcript Tepelné motory - Gymnázium Vincence Makovského

Gymnázium Vincence Makovského a se sportovními třídami
Nové Město na Moravě
VY_32_INOVACE_FYZ_RO_11
Digitální učební materiál
Sada:
Molekulová fyzika a termika
Téma:
Tepelné motory
Autor:
Mgr. Jan Rosecký
Předmět: Fyzika
Ročník: 2. ročník VG
Využití: Prezentace určena k výkladu látky z molekulové fyziky a termiky na gymnáziu
Anotace: Prezentace se skládá z úvodního opakování, vyvození látky k tématu tepelné
motory a závěrečného shrnutí (procvičení učiva).
Šedé texty a grafy jsou při výkladu na interaktivní tabuli dopisovány a
dokreslovány. Před použitím prezentace je doporučeno je smazat.
Gymnázium Vincence Makovského se sportovními třídami
Nové Město na Moravě
Molekulová fyzika a termika
Tepelné motory
Opakování
•
Co je perpetuum mobile? Lze sestrojit? Jakou by mělo účinnost?
•
Jaké jsou druhy perpetua mobile?
•
Jak zní první termodynamický zákon?
•
Jak zní druhý termodynamický zákon?
•
Co je motor? K čemu slouží?
•
Jaké druhy motorů znáte? Co mají společného? Čím se liší?
Motor
= hnací zařízení
– přeměňuje jinou energii na energii pohybovou:
– elektrická energie:
elektrické motory, elektromotory
– vnitřní energie paliva: tepelné motory
Obr. 1
Obr. 2
Tepelný motor
– důležitá je účinnost motoru (Carnotův vztah, 1830)
𝜼 ≤ 𝜼𝒎𝒂𝒙 =
𝑻𝟏 − 𝑻𝟐
𝑻𝟏
=𝟏 −
𝑻𝟏
𝑻𝟐
𝑇1 = teplota ohřívače, vstupující páry, hořících plynů
𝑇2 = teplota chladiče, odcházející páry, výfukových plynů
Obr. 3
Nicolas Leonard Sadi Carnot (1796–1832)
•
francouzský fyzik, zakladatel termodynamiky
•
vystudoval polytechniku, sloužil v armádě
•
popsal fyzikální model parního stroje
Tepelný motor
𝜼 ≤ 𝜼𝒎𝒂𝒙
𝑻𝟏 − 𝑻𝟐
𝑻𝟐
=
=𝟏 −
𝑻𝟏
𝑻𝟏
𝑇1 = teplota ohřívače, vstupující páry, hořících plynů
𝑇2 = teplota chladiče, odcházející páry, výfukových plynů
•
Jak dosáhnout co největší účinnosti motoru?
malé 𝑇2 – nelze příliš snížit
velké 𝑇1 – snadnější cesta
Tepelné motory – motory parní
– pracovní látka (pára) se získává mimo vlastní motor (v kotli)
– parní stroj (1784, Skot J. Watt)
– animace
– parní turbína (1885, Švéd C. G. Laval, Angličan Ch. A. Parson)
– tepelné a atomové elektrárny
Obr. 4
Tepelné motory – motory spalovací
– pracovní látka hoří přímo uvnitř motoru
– zážehový motor (1860, Belgičan J. Lenoir, Němec N. A. Otto)
– karburátor (směr vzduchu a benzínu), válec, píst, svíčka, ventily
– animace
– sání, komprese, výbuch a expanze, výfuk
– vznětový motor (1880, Němec R. Diesel)
– (vzduch), válec, píst, vstřikovací tryska (nafta), ventily
– animace
– sání, komprese, výbuch a expanze, výfuk
Tepelné motory – motory spalovací
– proudový motor (1940)
– raketový motor (Rus K. E. Ciolkovskij, Američan R. H. Godard)
– animace
Obr. 5
Tepelné motory
•
Ze zadaných údajů vypočtěte 𝜂max:
Tepelný motor
parní stroj lokomotivy
parní turbína
plynová turbína
čtyřdobý zážehový motor
čtyřdobý vznětový motor
proudový motor
raketový motor
𝑇1 [𝐾]
600
800
1100
2800
2900
3000
4000
𝑇2 [𝐾]
390
320
500
970
770
900
1000
𝜂max
0,35
0,60
0,55
0,65
0,73
0,70
0,75
𝜂
0,09–0,15
0,25–0,35
0,22–0,37
0,20–0,33
0,30–0,42
0,40
0,50
Zdroje
•
Obr. 1:
Soubor:Silniki by Zureks.jpg [online]. Wikipedie: Otevřená encyklopedie, 2008
[cit. 2012-10-25]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Silniki_by_Zureks.jpg
licence Creative Commons 3.0
•
Obr. 2:
Soubor:Skoda Yeti – Frontansicht, 14. Juni 2011, Mettmann.jpg [online]. Wikipedie: Otevřená
encyklopedie, 2011 [cit. 2012-10-25]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:
Skoda_Yeti_%E2%80%93_Frontansicht,_14._Juni_2011,_Mettmann.jpg
licence Creative Commons 3.0
•
Obr. 3:
Soubor:Sadi Carnot.jpeg [online]. Wikipedie: Otevřená encyklopedie, 2011
[cit. 2012-10-25]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Sadi_Carnot.jpeg
volné dílo
•
Obr. 4:
File:Dampfturbine Laeufer01.jpg [online]. Wikipedie: Otevřená encyklopedie, 2005
[cit. 2012-10-25]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Dampfturbine_Laeufer01.jpg
svobodná licence GNU 1.2
•
Obr. 5:
Soubor:V2 engine.jpg [online]. Wikipedie: Otevřená encyklopedie, 2006
[cit. 2012-10-25]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:V2_engine.jpg
svobodná licence GNU 1.2