Урок конференция «Тепловые двигатели и их применение в народном хозяйстве» (10 класс) icon

Урок конференция «Тепловые двигатели и их применение в народном хозяйстве» (10 класс)



Смотрите также:





Брянский городской лицей № 1 имени А.С. Пушкина


Урок – конференция

«Тепловые двигатели
и их применение
в народном хозяйстве»


(10 класс)


Учитель: Козлова Е.А.


План урока-конференции


  1. Значение тепловых двигателей.




  1. Научные основы работы тепловых двигателей.




    1. Принцип действия пепловых двигателей и его основные части.

    2. Упрощенная модель тепловой машины.

    3. Идеальный тепловой двигатель (цикл Карно).
      КПД идеального теплового двигателя.

    4. КПД реального теплового двигателя.




  1. Французский инженер-изобретатель Сади-Карно.




  1. Из истории изобретения тепловых двигателей.




  1. Принципы действия реальных тепловых двигателей.




    1. Паровая машина.

    2. Паровая турбина.

    3. Газовая турбина.

    4. Двигатель внутреннего сгорания.

    5. Двигатель дизеля.

    6. Реактивный двигатель.




  1. Направление совершенствования тепловых
    двигателей и повышение их КПД.





  1. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды.



Литература




  1. Г.Я.Мякишев,Б.Б. Буховцев: «Физика 10»

  2. В.А.Касьянов «Физика 10 класс.Профильный уровень.»

  3. Физика.Учебное пособие для 10 класса шк. Иклассов с углубл.изуч. физики;Под ред.А.А.Пинского .

  4. Шахмаев Н.М., Шахмаев С.Н., Шодиев Д.Ш. «Физика 10».

  5. Рымкеич Г.А., Рымкевич А.П. «Физика».

  6. Физика.Большой справочник для школьников и поступающих вузы.Ю.И.Дик, В.А.Ильин, и др.

  7. «Книга для чтения по физике 6-7». И.Г. Кириллова

  8. «Физика-юным». Сост. Алексеева М.Н.

  9. Блудов М.И. «Беседы по физике». Ч. 1

10.Гнедина Т.Е. «Физика и творчество в твоей профессии».

11.Кабардин «Физика (справочный материал).

10.Енохович А.С. «Справочник по физике и технике».


Цели урока:

-познакомить учащихся: с научными основами работы тепловых двигателей, историей и значением изобретения тепловых машин;

-рассмотреть устройство и принцип действия простейшего ТД и реальных тепловых двигателей;

-ввести понятия: Цикл Карно , КПД теплового двигателя;

- обсудить экологические проблемы связанные с использованием ТД.

-дальнейшее развитие мировоззрения учащихся.


Демонстрации:


1. Модели:

а) модель ДВС;

б) модель паровой турбины.

2. Таблицы:

а) ДВС;

б) паровая турбина;

в) реактивный двигатель;

г) паровая машина И.И. Ползунова.

3. Плакаты:

а) основные части тепловых двигателей;

б) упрощенная модель тепловой машины;

в) цикл Карно.

^ 4. Презентация «Тепловые двигатели»

5 Эксперимент:

а) простейший тепловой двигатель;

б) превращение внутренней энергии в механическую .


^ Тепловым двигателем называют машину, превращающую внутреннюю энергию топлива в механическую работу.

Тепловой двигатель, у которого рабочие части периодически возвращаются в исходное положение, называют периодическим тепловым двигателем.

Тепловые двигатели играют чрезвычайно важную роль во всех сферах жизнедеятельности человека. Тепловые двигатели играли и играют большую роль в развитии техники и особенно энергетики и транспорта.

Заслушаем сообщение о значении тепловых двигателей в жизни человека.

«Значение тепловых двигателей» (запись в тетрадь).

Презентация «Значение тепловых двигателей».

Выясним, какие условия необходимы для работы периодического теплового двигателя.

    1. Наличие рабочего тела (газа или пара), которое нагреваясь при сгорании топлива и расширяясь, способно совершить механическую работу, т.е. превратить часть внутренней энергии в механическую.

Газ или пар берут в качестве рабочего тепла потому, что они (в отличие от твердых и жидких тел) имеют большой температурный коэффициент объемного расширения.

Пусть газ (или пар) изотермически расширяется.

Объем газа увеличивается от V1 до V2 , а давление уменьшается от р1 до р2 . Как известно, работа изменения объема газа численно равна площади фигуры, ограниченной графиком данного процесса, осью абсцисс и ординатами, соответствующими начальному и конечному значениям объема газа.


В данном случае работа расширения положительна.

Если будем сжимать газ в том же процессе от V2 до V1 то (если не учитывать неизбежных потерь энергии) работа сжатия , являясь отрицательной, окажется равной площади той же фигуры.

Следовательно, суммарная работа А в результате процессов расширения и сжатия равна нуля., т.е.

А = Аp – Aс = 0.

Это значит, что отличной от нуля полезной работы механической не совершается. Таким образом, периодически тепловой двигатель не может совершить полезную работу, если в нем используется незамкнутый термодинамический процесс.

Совсем другая картинка получается, если газ расширяется при высокой температуре T1, а сжимается при более низкой температуре T2
(T2 < T1).

В этом случае
,


А = Аp – Aс = > 0


Вывод: в том случае, когда используются замкнутый процесс полезная работа отлична от нуля.


2) вторым обязательным условием работы периодического теплового двигателя является использование кругового процесса (цикла).

3) Для осуществления кругового процесса необходимо расширять газ при более высокой температуре, а сжимать при более низкой. Следовательно третьим необходимым условием работы периодического теплового двигателя является наличие нагревателя и холодильника.


Нагревателем называют тело или сферу с температурой более высокой, чем у рабочего тела, а холодильником – тело, среду с температурой более низкой, чем у рабочего тела.

^ Схема превращения в тепловых двигателях внутренней энергии топлива в механическую работу.


Q1количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя.

Q2количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику.

Aпполезная механическая работа, совершаемая тепловым двигателем.

T1,T2 - термодинамические температуры нагревателя и холодильника.

Из схемы видно, что тепловой двигатель совершает работу за счет передачи теплоты только в одном направлении, от более нагретых тел к менее нагретым (нагревательрабочее телохолод). Примем, вся теплота, взятая от нагревателя, не может быть превращена в механическую работу.

Это не случайность, а результат объективных закономерностей, существующих в природе, которые были отражены во II законе термодинамики.

^ II закон термодинамики показывает, в каком направлении могут протекать термодинамические процессы и имеет несколько равнозначных формулировок.

Формулировка Кельвина: Невозможен такой периодический процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты, полученной от нагревателя, в эквивалентную ей работу.


Послушаем доклады

«Упрощенная модель тепловой машины» (доклад, плакат ,экспериент)

Для того, чтобы лучше разобраться в принципах работы тепловых двигателей рассмотрим четырехтактный цикл работы идеального теплового двигателя – цикл Карно.

«Идеальный тепловой двигатель» (доклад, плакаты,презентация) запись в тетрадь.

«Коэффициент полезного действия реального теплового двигателя». (доклад, запись в тетрадь).

Когда же впервые человек задумался над возможностью использования внутренней энергии и ее превращения в механическую работу Об этом мы узнаем из сообщения.

«Из истории сознания тепловых двигателей». (доклад, запись в тетрадь).

Основными типами тепловых двигателей являются:

  • Паровая машина ( = 7- 12%)

  • Паровая турбина ( 25%)

  • Карбюраторный ДВС ( 25%)

  • Дизельный ДВС ( 40%)

  • Газовая турбина ( 60%)

  • Воздушно-реактивный двигатель ( 25%)

 - взято среднее значение.

Принципы действия реальных тепловых двигателей (доклады, модели, таблицы, презентация.)

КПД реальных тепловых двигателей не такой уж и высокий. Поэтому инженеры, изобретатели не раз ставили перед собой задачу повышения их КПД. Поговорим о направлениях совершенствования тепловых двигателей и повышения их КПД.

«Направление совершенствования тепловых двигателей и повышение их КПД». (сообщение).

Все существующие виды тепловых двигателей преобразуют энергию топлива в механическую. Но все виды топлива не сгорают до конца и продукты сгорания выбрасываются ими в окружающую среду, что наносит вред всем живым организмам и природе. И перед человечеством встает вопрос о необходимости охраны окружающей среды.

Сообщение«Тепловые двигатели и охрана окружающей среды»

Итак, мы узнали о принципах работы тепловых двигателей, познакомились с идеальными тепловыми двигателями и реальнымы, их значением для человечества и проблемами,которые связаны с их работой.

Подведем итоги урока. Оценивается каждое сообщение и выставляется оценка.






Скачать 85,74 Kb.
Дата конвертации23.10.2013
Размер85,74 Kb.
ТипУрок
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы