Конспект урока Тема: «Тепловые двигатели».

Тема: «Тепловые двигатели».

Цель урока: изучить и рассмотреть основные детали любого теплового двигателя, дать понятие КПД теплового двигателя, причины циклической работы тепловых двигателей. Показать связь тепловых двигателей и окружающей среды.

План урока:

1.      Организационный момент.

2.      Опрос класса.

3.      Новая тема.

Тепловой двигатель – устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию.

Работа двигателя: А=А_расш-[А_сж], если работа А=рV ,то А=(р_расш-р_сж)V.

Однако, если р_расш=р_сж, то работа равна нулю, в этом случае, для получения положительной работы давление при расширении газа должно быть больше давления газа при его сжатии. Этого добиваются несколькими путями. Например, увеличивая температуру газа перед расширением, или (и) уменьшая его перед сжатием. Поэтому необходимым условием работы двигателя является наличие нагревателя и холодильника. Кроме этого не надо забывать, что для практического применения двигатель должен работать циклически.

Схема устройства теплового двигателя:

Коэффициент полезного действия.

За КПД принимается отношение полезной работы ко всей энергии, полученной от нагревателя.. Однако работа по нашей схеме равна разности количества теплоты, полученной от нагревателя и переданной холодильнику: А=Q1-Q2. следовательно . По нашей формуле мы видим, что КПД всегда будет меньше 100%, так, как Q₂<Q_1.

Попытаемся определить цикл, по которым работают тепловые машины. На графике циклы реальных тепловых машин (двигателей Дизеля, Вайнкеля, паротурбин, карбюраторного) представить очень сложно. Мы попытаемся представить цикл, который обладает максимальным значением коэффициента полезного действия. Такой цикл был представлен учёным Анри Карно и носит его имя.

Рассмотрим подробно каждый процесс:

1-2 изотермическое расширение, газ получает тепло Q1, работа совершается за счёт количества теплоты Q1.

2-3 адиабатическое охлаждение. Работа совершается за счёт уменьшения внутренней энергии газа.

3-4 изотермическое сжатие, газ отдает холодильнику некоторое количество теплоты Q2.

4-1 адиабатическое сжатие, газ нагревается до первоначального значения температуры.

Коэффициент полезного действия цикла Карно, как нам видно будет рассчитан по формуле .

Тепловые двигатели и окружающая среда.

Среди факторов воздействия тепловых двигателей надо отметить несколько наиболее действенных. Это загрязнение атмосферы выхлопами и газообразными примесями, нефтяное загрязнение, шумовое загрязнение. Самым вредным воздействием является увеличение в атмосфере Земли содержания углекислого газа, который задерживает инфракрасное излучение, идущее от земли в космос. Из-за этого на нашей планете с каждым десятилетием все сильнее чувствуется парниковый эффект, влекущий за собой глобальные изменения климата. Однако и другие газообразные выхлопы отнюдь не безопасны. Содержащиеся в выхлопах примеси могут вызывать заболевания дыхательных путей, слизистой и кожных покровов у людей и животных. А если сравнить растения, растущие возле дорог и в лесу…

Однако, несмотря на все негативные последствия, человечество уже находится на таком этапе развития, что не может отказаться от применения двигателей. И роль человека в будущем не отказаться от применения двигателей вообще, а сделать их как можно более безвредными, уменьшить выхлопы, шумность, увеличить КПД, применять более безвредные виды топлива, перейти на водород, или, вообще использовать энергию ветра, Солнца и т. д.

4. Решение задач.

№5

5. Домашнее задание §58, вопросы, задачи 1-4.