Тепловые двигатели. Двигатель внутреннего сгорания

Цели урока:
Изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере двигателя внутреннего сгорания,
Рассмотреть историю развития тепловой машины, экологические проблемы и перспективы развития,
Совершенствовать навыки работы с приборами, лабораторным оборудованием.

Не может быть.
Проснувшись рано с утра, я вспомнил, что договорился с Витей идти на речку смотреть ледоход. Открыл окно. Морозный воздух клубами врывался в комнату и поднимался под потолок. С пятого этажа мне хорошо были видны поля за окраиной города. Там весь снег уже стаял, и только на крышах домов он еще лежал мохнатыми шапками.
Включив электрочайник, я быстро сделал зарядку, вымылся по пояс под краном и, не вытираясь, глубоко вздохнул – по всему телу разлилось тепло. Зайдя на кухню, я понял, что слишком увлекся – чайник кипел уже не одну минуту. Кипяток был просто обжигающий – градусов 120. Мне пришлось долго ждать прежде, чем он остыл, и я смог попить чаю. Покушав, я побежал на улицу. Опаздывал.
Витя был уже там. «Вот погодка сегодня! – вместо приветствия восхищенно произнес он. – Солнце какое, а температура с утра минус 2 °С». «Нет, минус 4 °С» - возразил я. Мы заспорили, потом Витя сообразил, в чем дело. «У меня термометр на ветру висит, - сказал он, - а у тебя в укромном месте, поэтому и показывает больше». Мы пошли по улице, бодро шлепая по лужам.

Кроссворд:
1. Конвекционный поток огромного масштаба, происходящий в атмосфере.
2. Физическая величина, измеряемая в джоулях.
3. Горючее вещество, источник получения энергии.
4. Английский ученый, в честь которого названа единица измерения энергии.
5. Переход вещества из твердого состояния в жидкое.
6. Естественный источник тепла и света, источник жизни на Земле.
7. Распространенная в природе разновидность воды, в твердом состоянии.

Ответы :
1– ветер;
2 – энергия;
3 – топливо;
4 – джоуль;
5 – плавление;
6 – солнце;
7 – снег.

Повторение:
Какие виды механической энергии мы изучили?
Что называют внутренней энергией?
От чего зависит внутренняя энергия?
Какими способами можно изменить внутреннюю энергию?

Задание к опыту № 1:
Взять в руки пробирку, вставить в держатель.
2. Зажечь спиртовку.
3. Подогреть пробирку с водой..
4. Пронаблюдать происходящий процесс.
5. Сделать вывод, используя ответы на вопросы:
Что произошло с внутренней энергией воды в пробирке, когда ее нагрели?
К чему привело изменение внутренней энергии воды?
Что произошло с внутренней энергией воды в пробирке после вылета пробки?

Простейший "одноразовый" тепловой двигатель (паровая машина)
При нагревании воды в закрытой пробкой пробирке увеличивается количество пара, находящегося под пробкой, и повышается его давление на пробку. Наконец, давление пара выталкивает пробку, при этом пар совершает работу. Часть первоначальной энергии пара пошло на совершение работы по выталкиванию пробки. Внутренняя энергия пара превратилась в механическую энергию. Так как пар выходит еще достаточно горячий, то оставшуюся энергию он отдает окружающему воздуху, имеющему более низкую температуру.

1
2
ДАВНЫМ - ДАВНО ...
Две с лишним тысячи лет тому назад, в 3 веке до нашей эры, великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунки пушки Архимеда были найдены позднее в рукописях Леонардо да Винчи.
При стрельбе один конец ствола сильно нагревали на огне . Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась, и пар, расширяясь с силой и грохотом выбрасывал ядро. Ствол пушки представлял собой, как бы цилиндр, по которому, как поршень, скользило ядро.

Задание к опыту № 2:
В U-образную трубку налить примерно до половины воду.
Одно колено трубки соединить с колбой, а в другое поместить поплавок.
Нагреть колбу, погрузив в сосуд с горячей водой. Пронаблюдать результат.
Охладить колбу, погрузив в сосуд с холодной водой. Пронаблюдать результат.
Сделать вывод.

Машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию, называют тепловыми двигателями.

В ДВС топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Поэтому он и называется двигателем внутреннего сгорания.
Работают они на жидком топливе или горючем газе.
Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединенный при помощи шатуна с коленчатым валом

Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединенный при помощи шатуна с коленчатым валом
1,2 – клапана
3 – поршень
4 – шатун
5 – коленчатый вал
6 – маховик
7 - свеча

Такты двигателя внутреннего сгорания:
Впуск.
Сжатие.
Рабочий ход.
Выпуск.

Работа двигателя внутреннего сгорания.
При повороте вала двигателя в начале первого такта поршень движется вниз. Объем над поршнем увеличивается. Вследствие этого в цилиндре создается разрежение. В это время открывается клапан 1 и в цилиндр входит горючая смесь. К концу первого такта цилиндр заполняется горючей смесью, а клапан 1 закрывается.

Работа двигателя внутреннего сгорания.
При дальнейшем повороте вала поршень движется вверх (второй такт) и сжимает горючую смесь. В конце второго такта, когда поршень дойдет до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.

Работа двигателя внутреннего сгорания
Образующиеся при сгорании газы давят на поршень и толкают его вниз. Под действием расширяющихся нагретых газов (третий такт) двигатель совершает работу, поэтому этот такт называют рабочим ходом. Движение поршня передается шатуну, а через него коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок, маховик затем продолжает вращаться по инерции и перемещает скрепленный с ним поршень при последующих тактах. Второй и третий такты происходят при закрытых клапанах.

Работа двигателя внутреннего сгорания.
В конце третьего такта открывается клапан 2, и через него продукты сгорания выходят из цилиндра в атмосферу. Выпуск продуктов сгорания продолжается и в течение четвертого такта, когда поршень движется вверх. В конце четвертого такта клапан 2 закрывается.

ИНТЕРЕСНО:
...что на автомобилях ставят глушители, а если их нет, то выпуск отработанных газов происходит с большим шумом. Дело в том, что отработанные газы при выпуске из цилиндра имеют значительно большее давление, чем атмосферный воздух.
Расширяясь с большой скоростью, они создают шум. Смысл работы глушителя состоит в уменьшении скорости выхода газа из цилиндра двигателя.