Конспект урока по физике на тему: "Тепловые двигатели и охрана окружающей среды", (10 класс)

Тема: Тепловые двигатели и охрана окружающей среды. Цели урока: 1.образовательные: раскрыть физические принципы действия  тепловых двигателей, ознакомить обучающихся с различными видами  тепловых двигателей, показать их применение на технике, в промышленности  и сельском хозяйстве. Показать достоинства и недостатки различных  двигателей, пути повышения КПД, рассмотреть вопросы охраны окружающей  среды;  2.развивающие цели: создать условия для выявления качества и  уровня овладения знаниями и умениями; воспитательные цели: воспитывать у  учащихся бережное и разумное отношение к окружающей природе. Тип урока: комбинированный урок Ход урока 1.Организацинный момент Подготовить учащихся к работе на уроке 2.Проверка домашнего задания Проверить задачи упр. 15(7,8),  задачу под запись Дано: Не М(Не) = 4*10­3 кг/моль ΔТ= 100 К V = const, изох.процесс ΔV=0 Решение: Первый закон термодинамики Q= ΔU +A, V = const,  изох.процесс, ΔV=0 имеем Q= ΔU =3/2 m/M (RΔT)=1,26 МДж Ответ: 1,26 МДж Q =? Дано: Н2 m = 2 кг М(Н2) = 2*10­3 кг/моль  ΔТ= 10 К с= 14000 Дж/К*кг Решение: Первый закон термодинамики Q= ΔU +A, выразим  ΔU = Q – А = с m ΔТ – m/М (RΔT) = 197 кДж Ответ: 197 кДж ΔU =? Задача по запись. Неон расширяется сначала изотермически, затем адиабатно, при этом  конечная температура газа в 2 раза ниже начальной. Работа, совершенная  газом за весь процесс, равна 10 Дж. Какое количество теплоты было получено  газом за весь процесс, если его начальное давление и объем соответственно  равны p1  = 1 кПа, V1 = 3 дм3? Дано: (1­2)­ изотермическое расширение (2­3) – адиабатное расширение А123 = 10 кДж р1 = 1 кПа V1 = 3 дм3  = 0,003 м3 Решение: 1.(1­2)­ изотермическое расширение, Т –пост.,  Q12= ΔU12 +A12  = A12 ;     ΔU12 = 0 2. (2­3) – адиабатное расширение, Q23= 0, ΔU23= ­А23 А23= ­ ΔU23 3. Q123= Q12 + Q23= Q12 Выразим работу А123= А12 +А23 = Q12+(­ ΔU23) Q12= Q123= А123+ ΔU23  ΔU23 = 3/2  ­3/4  ν R T1 T1 =T2 ;  T3 =T1/2 Q123= A123 – ¾  Ответ: 7,75 Дж  ν RΔT23= 3/2ν R(T3 –T2)= 3/2  R(ν T1/2 –T1)=   R Tν 1 = 7,75Дж Беседа по вопросам o Что изучает термодинамика? o Что понимают под внутренней энергией? Формулы записать. o От каких величин зависит внутренняя энергия? o Что понимают под работой в термодинамике? Чему равна работа при  сжатии и при расширении газа? o Вычисление работы при изопроцессах? o Сформулировать первый закон термодинамики? Применение его к  изопроцессам. o Какие процессы называются обратимыми? Необратимыми? Примеры. o Сформулировать второй закон термодинамики. o Границы применимости второго закона термодинамики. o Охарактеризовать изопроцессы, адиабатный процесс. 3.Изучение новой темы План 1) Тепловые двигатели(машины): определение, виды, принцип действия. 2) Необходимые условия для циклического получения механической  работы в тепловом двигателе. Замкнутый цикл. Роль холодильника. 3) КПД теплового двигателя. Цикл Карно. 4) Тепловые двигатели и охрана окружающей среды. 5) Примеры решения задач  А)Тепловая машина с КПД 60 % за цикл работы отдает холодильнику 100 Дж. Какое количество теплоты за цикл машина получает от нагревателя? (Ответ  250 Дж.)  Б) Температура нагревателя тепловой машины 800 К, температура холодиль­ ника на 400 К меньше, чем у нагревателя. Каков максимально возможный  КПД машины? (Ответ 50%) В) В таблице приведена зависимость КПД идеальной тепловой машины от  температуры ее нагревателя при неизменной температуре холодильника. Чему равна температура холодильника этой тепловой машины? (Ответ дайте в кель­ винах.) Ответ:360 К Г) стр. 280 учебника(К), задача №1 Кислород совершает замкнутый цикл. Найдите графически и рассчитайте  работу, совершённую газом в каждом изопроцессе и в результате цикла. На  каких участках к газу подводится количество теплоты? Чему равно  количество теплоты, полученное газом от нагревателя? Определите КПД  цикла. 4. Закрепление нового материала Вопросы 1) Какие устройства относятся к тепловым двигателям? 2) Принцип действия тепловых двигателей по схеме объяснить. 3) КПД тепловых двигателей. 5.Подведение итогов урока 6.Домашнее  задание п.82, упр.15(11,12) Сообщение: «Применение тепловых двигателей».