тепловые двигатели.Решение задач (1)

Раздел долгосрочного плана:

10 класс. Термодинамика.

Школа:  

ФИО учителя:

Дата:

Класс:

Количество присутствующих: 10

отсутствующих: нет

Тема урока

Тепловые двигатели. Решение задач

Цели обучения, которые достигаются на данном  уроке

10.2.3.2 - описывать принцип работы и применение теплового двигателя; Применяет формулу цикла Карно при решении задач

Цели урока

формировать понятия: тепловой двигатель, КПД теплового двигателя, КПД идеальной тепловой машины;

развивать умение решать задачи;

воспитывать бережное отношение к природе

Критерии успеха

Знает: принцип действия теплового двигателя; разновидность тепловых машин; практическое применение их.

Применяет: формулу цикла Карно при решении задач.

Умеет: рассчитывать  цикл Карно.

Привитие ценностей

воспитание уважения к историческим открытиям и изобретениям, чувства гордости;

развивать интерес к изучаемому предмету;

содействовать развитию  учащихся самостоятельного приобретения знаний;

рассмотреть вопросы, связанные с уменьшением вредных воздействий тепловых двигателей на окружающую среду.

Межпредметные связи

Математика.

Первоначальные знания

Основы термодинамики.1 закон термодинамики

План

Этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Ресурсы

Начало 

5 мин

Орг.момент.Проверка домашнего задания.

Фронтальный опрос

-Как определить изменение внутренней энергии согласно первого закона термодинамики.

-На что расходуется количество теплоты, переданное системе.

-Дайте формулировку первого закона термодинамики.

Оценивание  учителем

Середина

35 мин

Повторение пройденного материал :

Сегодня мы поговорим о практическом применении 1-го закона термодинамики. В задачах используем  формулу цикла Карно.

Фронтальный опрос:

Что называют тепловым двигателем?

Какие виды тепловых машин вам известны? 

Назовите основные части тепловой машины?

Запишите формулы для КПД замкнутого цикла

КПД замкнутого цикла

Q₁ – количество теплоты, полученное от нагревания Q₁>Q₂

Q₂ – количество теплоты, отданное холодильнику Q ₂₁

A^{/ =} Q ₁– |Q ₂| – работа совершаемая двигателем за цикл ? < 1.

Запишите формулы для КПД идеальной тепловой машины

T₁ – температура нагревания.

Т₂ – температура холодильника.

1.                               – не зависит от Q, р, V топлива.

2.                               – является функцией только двух температур.

Изучение нового материала (решение задач)

Задача 1. В котле паровой машины температура 160° С, а температура холодильника 10 °С. Какую максимальную работу может теоретически совершить машина, если в топке, коэффициент полезного действия которой 60 %, сожжён уголь массой 200 кг с удельной теплотой сгорания 2,9 • 10⁷ Дж/кг? (текст задачи на слайде)

Решение. Максимальную работу может совершить идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, КПД которой η = (Т₁ - Т₂)/Т₁, где Т₁ и Т₂ — абсолютные температуры нагревателя и холодильника. Для любой тепловой машины КПД определяется по формуле η = A/Q₁, где А — работа, совершаемая тепловой машиной, Q₁ — количество теплоты, полученной машиной от нагревателя. Из условия задачи ясно, что Q₁ — это часть количества теплоты, выделившейся при сгорании топлива: Q₁ = η₁mq.

Тогда  откуда А = η₁mq(1 - Т₂/Т₁) = 1,2 • 10⁹ Дж.

Задача 2. Паровая машина мощностью N = 14,7 кВт потребляет за 1 ч работы топливо массой m = 8,1 кг, с удельной теплотой сгорания q = 3,3 • 10⁷ Дж/кг. Температура котла 200 °С, холодильника 58 °С. Определите КПД этой машины и сравните его с КПД идеальной тепловой машины. (текст задачи на слайде)

Решение. КПД тепловой машины равен отношению совершённой механической работы А к затраченному количеству теплоты Qlt выделяющейся при сгорании топлива.

Количество теплоты Q₁ = mq.

Совершённая за это же время работа А = Nt.

Таким образом, η = A/Q₁ = Nt/qm = 0,198, или η ≈ 20%.

Для идеальной тепловой машины  η < η_ид.

Задача 3

В двигателе Внутреннего сгорания было израсходовано 0,5 кг горючего, теплота сгорания которого 46·10⁶ Дж/кг при этом двигатель совершил 7·10⁶ Дж/кг полезной работы. Каков его КПД? (текст задачи на слайде)

Решение:

η =; Q=mq; η=;

η== 0,3 =0,3·100%=30%

Ответ: КПД ДВС равно 30%.

Задача 4

В процессе работы тепловой машины за некоторое время рабочим телом было получено от нагревателя количество теплоты Q₁ = 1,5 • 10⁶ Дж, передано холодильнику количество теплоты Q₂ = -1,2 • 10⁶ Дж. Вычислите КПД машины и сравните его с максимально возможным КПД, если температуры нагревателя и холодильника соответственно равны 250 °С и 30 °С. (текст задачи на слайде)

На дом : решить задачи

1. Какое количество воды можно вскипятить, затратив 800 г дров, если КПД кипятильника 30%, начальная температура воды 10ºС?

Ответ: можно нагреть 6,3 кг воды.

2. Какой должна быть температура нагревателя, для того чтобы стало возможным достижение значения КПД тепловой машины 80 %, если температура холодильника 27 °С?

«Проверь себя» листок самоконтроля с тестовым заданием.

Оценивание: Решение задач оценивает учитель.

Домашнее задание. §58(повторить)

Тепловые двигатели

https://www.youtube.com/watch?v=wid_THvNxTk

Конец

5 мин

Рефлексия:

Цель:Получить обратную связь от учащихся

Деятельность учителя:

Итак, ребята, о чем сегодня шла речь

Давайте вернемся к целям нашего урока и посмотрим, что нами усвоено

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал ….

Теперь я могу …

Было интересно…

Знания, полученные сегодня на уроке,  пригодятся…

Подведение итогов.

Дополнительная информация

Дифференциация – как Вы планируете оказать больше поддержки? Какие задачи Вы планируете поставить перед более способными учащимися?

Оценивание – как Вы планируете проверить уровень усвоения материала учащихся?

Межпредметные связи

Общая оценка

Какие два аспекта урока прошли хорошо (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

1:

2:

Какие две вещи могли бы улучшить урок (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

1:

2:

Что я узнал (а) за время урока о классе или отдельных учениках такого, что поможет мне подготовиться к следующему уроку?