Урок познакомит учащихся с историей развития тепловых машин, раскроет физические принципы действия тепловых двигателей.
Цели урока:
Образовательные цели.
Познакомить учащихся с историей развития тепловых машин.
Раскрыть физические принципы действия тепловых двигателей и рассказать об их использовании.
Дать понятие о КПД и путях его повышения.
Показать экологические аспекты применения ДВС
Развивающие цели.
Расширение кругозора обучающихся.
Развивать умение видеть физические понятия в окружающем нас мире.
Развитие интереса к предмету.
Воспитательные цели.
Воспитывать любознательность.
Воспитывать умение работать в группе.
Оборудование: Презентация-сопровождение в PowerPoint, действующая модель двигателя внутреннего сгорания.
Ход урока
1.Организационный момент
2.Повторение пройденного материала (слайд № 2)
3. Изучение нового материала
Презентация-сопровождение
«Тепловые машины. Двигатель внутреннего сгорания. КПД». Хронометраж.
Более 2000 лет назад в III веке до н.э., великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара (рисунок этого устройства был найден спустя 18 столетий).
Тремя столетиями позже в Александрии выдающийся ученый Герон описал разные машины, приборы, механизмы, изобретенные им и существовавшие в те времена.
Среди них был и так называемый ныне «Героинов шар» прообраз реактивных двигателей.
Прошло 15 столетий. Расцвет науки и культуры. Выдающийся итальянский ученый, художник, Леонардо да Винчи задумывается над тем как можно использовать внутреннюю энергию пара. В его рисунках находим изобретение цилиндра и поршня. Под поршнем в цилиндре находится вода, а сам цилиндр подогревается.
Через 100 лет итальянец Д Бранка описал двигатель, в котором использовалась энергия пара в другом виде. Это было колесо с лопатками, в которые с силой ударялась струя пара, благодаря чему колесо начинало вращаться. Как была изобретена паровая турбина.
Над изобретением паровой машины в 17-18 веках трудились многие:
Томас Севери и Томас Ньюкомен (Англия).
Просмотр содержимого документа
«Тепловые машины. Двигатель внутреннего сгорания. КПД»
Просмотр содержимого презентации
«Тепловые машины»
Короплясова Галина Васильевна,
учитель физики и математики
МБОУ "Школа-интернат № 4 г.Челябинска
Что такое тепловая машина?
Тепловой машиной называется устройство,
в котором внутренняя энергия превращается
в механическую.
- C:\Documents and Settings\Директор\Мои документы\паровая турбина.swf
К концу 18 века все основные виды тепловых двигателей были разработаны в общих чертах:
- паровые машины;
- двигатели внутреннего сгорания (ДВС);
- паровые турбины,
- реактивные двигатели.
Началась эпоха их совершенствования
.
Паровые машины Уатта
- 1774 год –
- английским изобретателем Джеймсом Уаттом построена первая универсальная паровая машина,получившая широкое распространение
- С 1775 по 1785 г. –
- фирмой Уатта построено 66 паровых машин для медных рудников, металлургических заводов, водопроводов, шахт, фабрик.
- С 1785 по 1795г. –
- той же фирмой поставлено уже 144 такие машины.
- Изобретение паровой машины сыграло огромную роль в переходе к машинному производству.На памятнике Уатту написано «Увеличил власть человека над природой»
Тепловые машины могут быть устроены
различным образом, но в любой тепловой
машине должно быть
рабочее тело или вещество , которое в рабочей части машины совершает механическую работу,
нагреватель , где рабочее вещество получает энергию,
холодильник отбирающий у рабочего тела тепло.
Рабочим веществом может быть водяной
пар или газ.
Основные части тепловой машины.
Нагреватель Т 1
Q 1
A = Q 1 – Q 2
A = Q 1 – Q 2
A = Q 1 – Q 2
A = Q 1 – Q 2
A = Q 1 – Q 2
A = Q 1 – Q 2
A = Q 1 – Q 2
A = Q 1 – Q 2
A = Q 1 – Q 2
A = Q 1 – Q 2
Рабочее
тело
Q 2
Холодильник Т 2
КПД теплового двигателя (машины)
Что это такое?
Коэффициентом полезного действия теплового двигателя (КПД) называется отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:
Коэффициент полезного действия любого теплового двигателя меньше единицы и выражается в процентах.
Двигатель внутреннего сгорания
- 1860г. –
- Французским механиком Ленуаром был изобретён двигатель внутреннего сгорания
- 1878 г. –
- Немецким изобретателем Отто
- сконструирован четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания.
- 18 8 5 г. –
- Немецким изобретателем Даймлером был создан бензиновый двигатель внутреннего сгорания
- Примерно в то же время
- Бензиновый двигатель был разработан Костовичем в России.
Двигатели Дизеля
1896г. – Немецкий инженер Рудольф Дизель
(18 марта 1858 - 29 сентября 1913)
- 1896г. – Немецкий инженер Рудольф Дизель (18 марта 1858 - 29 сентября 1913)
- сконструировал двигатель внутреннего сгорания в котором сжималась не горючая смесь, а воздух.
- Это наиболее экономичные тепловые двигатели 1)работают на дешёвых видах топлива
- 2) имеют КПД 31-44 %
- Карбюраторный двигатель 25%
- Дизельный двигатель 38%
- Реактивный двигатель 30%
- Паровая турбина 25%
- Газовая турбина 55%
В реальных тепловых двигателях КПД определяют по экспериментальной механической мощности N двигателя и сжигаемому за единицу времени количеству топлива. Так, если за время t сожжено топливо массой m и удельной теплотой сгорания q , то
Для транспортных средств справочной характеристикой часто является объем V сжигаемого топлива на пути s при механической мощности двигателя N и при скорости . В этом случае, учитывая плотность топлива, можно записать формулу для расчета КПД :
Экологические последствия работы тепловых двигателей
Интенсивное использование тепловых машин на транспорте и в энергетике (тепловые и атомные электростанции) ощутимо влияет на биосферу Земли. Хотя о механизмах влияния жизнедеятельности человека на климат Земли идут научные споры, многие ученые отмечают факторы, благодаря которым может происходить такое влияние:
Экологические последствия работы тепловых двигателей
- Парниковый эффект – повышение концентрации углекислого газа (продукт сгорания в нагревателях тепловых машин) в атмосфере. Углекислый газ пропускает видимое и ультрафиолетовое излучение Солнца, но поглощает инфракрасное излучение, идущее в космос от Земли. Это приводит к повышению температуры нижних слоев атмосферы, усилению ураганных ветров и глобальному таянию льдов.
- Прямое влияние ядовитых выхлопных газов на живую природу (канцерогены, смог, кислотные дожди от побочных продуктов сгорания).
- Разрушение озонового слоя при полетах самолетов и запусках ракет. Озон верхних слоев атмосферы защищает все живое на Земле от избыточного ультрафиолетового излучения Солнца.
к
и
п
е
н
и
е
2.
3.
1.
и
с
п
а
р
е
н
и
е
к
о
н
д
е
н
с
а
ц
и
я
1. Интенсивное парообразование со всего объема жидкости. 2. Парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости. 3. Переход вещества из газообразного в жидкое состояние.
- Определить пути повышения КПД.
- Предложить альтернативные виды топлива для ДВС .
- Параграфы 22, 23, 24
- Задание 5 стр.57
Коэффициент полезного действия любого теплового двигателя меньше единицы и выражается в процентах. 
