5 578 перегляд(ів)

Конспект уроку: Принцип дії теплових машин. ККД теплових двигунів

Мета: ознайомити з перетворенням теплової енергії в механічну та принципом дії теплових машин; сформувати поняття ККД теплового двигуна; формувати вміння розв’язувати задачі; розвивати творчі здібності, вміння коректно ставити запитан­ня, вміння висловлюватися; виховувати корект­ність, прагнення до активної життєвої позиції.

Основні поняття: теплова машина, тепловий двигун, ККД двигуна.

Обладнання: м’яч.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Енергія розуму невичерпна.

В. Вернадський

Хід уроку

І. Розминка

Медична розминка

Ви на кухні готували смачну вечерю для роди­ни. Раптом розжарений жир бризнув на руку. Які ваші дії? (Учні пропонують свої варіанти.) Чому після опіків не можна змащувати олією вражену руку? (Олія зменшує випаровування і перешкоджає охолодженню шкіри. Тому краще змити опік водою і змастити розчином спирту.)

ІІ. Актуалізація опорних знань

Перевірка домашніх задач

III. Мотивація навчальної діяльності

Поважні тепер теплові двигуни,

Бо людям полегшують працю вони:

Орють, засівають, збирають зерно,

Без них, як без рук все одно.

Із міста у місто нас возять не раз

І тим економлять нам сили і час.

Внизу залишивши свій шлейф вогняний,

У простір космічний злітають вони.

В повітрі, як птахи, як риби в воді,

Хоч досить вже давні, та все ж молоді.

Потрібні всім людям усюди й завжди,

Та тільки призводять, бува, до біди.

Повітря отруйне, як спадок, для всіх –

І в тому їх шкода, великий їх гріх.

А скільки пального з’їдають щодня!..

То, може, вернемо вола і коня?

Проблеми відразу розв’яжуться всі:

Є віз дерев’яний, навіщо таксі?

Чи, може, зуміємо вихід знайти,

Щоб Землю свою й двигуни зберегти?

IV.  Сприйняття та засвоєння нового мате­ріалу

1. Принцип дії теплової машини

Ми знаємо, що в результаті виконання над газом роботи або передачі йому певної кількості теплоти можна збільшити його внутрішню енергію і, навпаки, за рахунок внутрішньої енергії газу може бути виконана механічна робота. Внутрішня енергія є одним з найдешевших видів енергії. Її можна дістати, спалюючи різні види палива, використовуючи енер­гію сонячних променів тощо. Разом з тим, на виробництві, транспорті для роботи різних механізмів потрібна механічна енергія. Тому перетворення внутрішньої енергії в механічну є надзвичайно важливим для практичної діяльності людини. Таке перетворення здійснюється за допомогою теплових машин.

Як робоче тіло використовується газ (пара). Якщо він знаходиться в циліндрі з рухомим поршнем, то під час його розширення виконується робота, і внутрішня енергія газу (в основному – це кінетична енергія його молекул) частково перетворюється в механічну енергію поршня.  Щоб у про­цесі розширення температура залишалася сталою, газу слід передавати кількість теплоти, яка дорівнює зміні його внутрішньої енергії протягом процесу і виконаній поршнем роботі. Під час  розширення виконана рухомим поршнем робота дорівнює зменшенню внутрішньої енергії газу.

Оскільки циліндр має обмежені розміри, за один хід пор­шня можна перетворити в механічну енергію також обмежену кількість теплоти. Для того щоб газ міг виконувати роботу і далі, його треба повернути у вихідний стан, тобто надати йому певну кількість теплоти для повернення в початковий стан з більшою внутрішньою енергією. Таку сукупність змін стану газу, в результаті яких він повертається у вихідний стан, називають круговим процесом, або циклом.

За яких змін стану можна дістати цикл? Очевидно, якщо здійснити спочатку розширення газу в якомусь процесі, а потім його стиснути в цьому ж процесі, то не буде виконано корисної роботи, оскільки додатна робота розширення газу дорівнює від’ємній роботі стискання. Щоб дістати в результаті здійснення циклу корисну роботу, треба використати різні процеси: розширення газу за високих тиску та температури і стискання його за нижчих тиску і температури.

2. Схема теплової машини

Робоче тіло виконує роботу А, яка є різницею між кількістю теплоти одержаної від нагрівника Q1 та кількістю теплоти Q2 передану охолоджувачу (холодильнику) за один цикл, який складається з чотирьох тактів.

З тактами ми познайомимося на наступному уроці.

 

3. Коефіцієнт корисної дії (ККД) теплової машини

Для характеристики ефективності циклу перетворення внутрішньої енергії в механічну, а значить, і теплової ма­шини, вводиться коефіцієнт корисної дії (ККД) циклу, або машини.

Він дорівнює, відношенню роботи А, яка використовується в даному циклі, до кількості теплоти Q  підведеної до газу:  або

 

 

V. Осмислення об’єктивних зв’язків

Розв’язування задачі

1. Тепловий двигун дістає від нагрівника щосекунди кількість теплоти 36 кДж і за той самий час віддає холодильнику 27 кДж. Який ККД двигуна. (25%)

2. Двигун внутрішнього згоряння виконав корисну роботу, що дорівнює

54,6 МДж, витративши на це 5 кг  дизельного палива. Обчислити ККД двигуна.

(26%)

3. Визначте масу бензину, який витрачає автомобіль за 10 хв, якщо потужність його двигуна становить 55 кВт, а ККД 25 %. (3 кг)

VI. Узагальнення знань

Доповнення таблиці «Фізичні величини»

 

Назва фізичної величини

Позна-чення

Основна одиниця

Формула

Вимірювальний прилад

31

Коефіцієнт корисної дії (ККД)

η,

%

 

VIІ. Домашнє завдання

1. § 51,52 (підручник В. Сиротюк), конспект.

2.  Підготуватися до семінару-конференції на тему «Види теплових двигунів. Екологічні проблеми використання теплових машин.»

Icon of Uroku 8 (62) Uroku 8 (62) (23.6 KiB)
Скачав конспект! Скачай презентацію-->
загрузка...

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *