КПД тепловых двигателей (10 класс)

Цель урока:
Образовательные: познакомить учащихся с видами тепловых двигателей,
развивать умение определять КПД тепловых двигателей, раскрыть роль и
значение ТД в современной цивилизации; обобщить и расширить знания
учащихся по экологическим проблемам.
Развивающие: развивать внимание и речь, совершенствовать навыки
работы с презентацией.
Воспитательные: воспитывать у учащихся чувство ответственности перед
последующими поколениями, в связи с чем, рассмотреть вопрос о влиянии
тепловых двигателей на окружающую среду.
Разъяснить принцип действия теплового двигателя
Задачи урока:

Повторим
-Дайте формулировку первого закона термодинамики.
(Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количество теплоты, переданное системе. ∆U=A+Q)
-Может ли газ нагреться или охладиться без теплообмена с окружающей средой? Как это происходит?
(При адиабатических процессах.)

-Напишите первый закон термодинамики в следующих случаях: а) теплообмен между телами в калориметре; б) нагрев воды на спиртовке; в) нагрев тела при ударе.
( а) А=0, Q=0, ∆U=0; б) А=0, ∆U= Q; в) Q=0, ∆U=А)
- На рисунке изображен цикл, совершаемый идеальным газом определенной массы. Изобразить этот цикл на графиках р(Т) и Т(р). На каких участках цикла газ выделяет теплоту и на каких – поглощает?
(На участках 3-4 и 2-3 газ выделяет некоторое количество теплоты, а на участках 1-2 и 4-1 теплота поглощается газом.)

Развитие техники зависит от умения использовать громадные запасы внутренней энергии. Использовать эту энергию - это значит совершать за ее счет полезную работу. Рассмотрим источники, которые совершают работу за счет внутренней энергии.

Тепловой двигатель - устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию

Основные части теплового двигателя
Нагреватель
рабочее
тело
холодильник
Передает количество теплоты Q1 рабочему телу
Q1
Q2
Совершает работу
Потребляет часть полученного количества теплоты Q2

КПД замкнутого цикла
Q1 – количество теплоты полученное от нагревания Q1>Q2
Q2 - количество теплоты отданное холодильнику
Q 2
A’ = Q 1- |Q 2| - работа совершаемая двигателем за цикл η < 1

Цикл C. Карно
T1 – температура нагревания
Т2 – температура холодильника

Паровой
двигатель
Паровая
турбина
Двигатель
внутреннего
сгорания
Дизельный
двигатель
Газовая
турбина
Реактивный
двигатель
Виды тепловых двигателей

Схема работы двигателя внутреннего сгорания

КПД:
Паровой двигатель – 8%
Паровая турбина – 40%
Газовая турбина – 25-30%
Двигатель внутреннего сгорания – 18-24%
Дизельный двигатель – 40- 44%
Реактивный двигатель – 25%
Эксплуатационные характеристики

Тепловые двигатели и охрана
окружающей среды
Не стоит забывать, что тепловые двигатели одновременно принося пользу человеку, неблагоприятно воздействуют на окружающую среду

Плюсы и минусы ТД
Достоинства:
Способствует экономическому развитию
Создает комфортные условия
Удовлетворяет потребности человека в быстром передвижении
Недостатки:
Загрязняет атмосферу
Способствует повышению температуры окружающей среды
Истощает природные ресурсы
Негативно влияет на состояние здоровья человека

Альтернативные двигатели
1.Электрические
2.Двигатели работающие на энергии солнца и ветра

Пути решения экологических проблем
1.Использование альтернативного топлива.
2.Использование альтернативных двигателей.
3.Оздоровление окружающей среды.
4.Воспитание экологической культуры.

Ответы на тест
1) 1 6) 1
2) 3 7) 2
3) 2 8) 2
4) 1 9) 4
5) 2 10) 3

Рефлексия

Домашнее задание
ξ 82, стр. 236-237
упр. 15 (11, 12)