Физика 8 класс. Урок - конференция по теме "Экологические проблемы использования тепловых машин"

8 класс

Урок – конференция по физике на тему

«Экологические проблемы использования тепловых машин»

Подготовила: учитель физики МОУ «Средней школы №31»Тамарова Ирина Сергеевна

Цель урока: показать значение тепловых двигателей в жизни человека и их применение и роль в развитии энергетики, экологические проблемы использования тепловых машин; развивать наблюдательность, внимание, творческого мышления; воспитывать умение слушать товарища; формировать умения работать с дополнительной литературой; способствовать формированию научной картины мира; создание позитивного отношения учащихся к предмету,

Задачи урока:

Образовательные: овладение основными методами естественно - научного исследования; формирование общеучебных навыков: самостоятельная работа с дополнительной литературой, наглядными пособиями, навыки работы с ИКТ.

Развивающие: развитие критического мышления; развитие простейших технических знаний и умений; развитие умения различать основные типы двигателей и их характеристики. Развитие мыслительной деятельности, умения обобщать, анализировать, систематизировать.

Воспитательные: формирование мировоззрения: показать, что источник возникновения тепловых двигателей - реальный мир, что возникли они из реальных потребностей людей; расширение кругозора учащихся; воспитание трудолюбия, инициативности, настойчивости в овладении практическими и теоретическими знаниями.

Тип урока: изучение нового материала.

Форма урока: урок - конференция.

Методы организации: проблемно-поисковые, словесные, наглядные, ИКТ.

Формы работы: в процессе подготовки - изучение литературных источников, теоретическое исследование своего вопроса; в ходе урока - взаимоинформация учащихся, ведение тезисных записей, составление плана, решение тестовых заданий.

Оборудование: модель двигателя внутреннего сгорания (ДВС), компьютер, презентация к уроку, учебник, рефераты.

Демонстрации: Работа двигателя внутреннего сгорания (модель ДВС); анимация «Схема работы двигателя внутреннего сгорания», анимационная модель работы паровых, реактивных двигателей.

Предварительное задание: класс разбит на группы, каждая группа готовит презентацию и доклад в соответствии с темой выступления; обговариваются критерии оформления презентации, критерии оценок и время выступлений.

Историки: история создания и развития тепловых двигателей.

Инженеры - механики: Разновидности тепловых двигателей и их применение в народном хозяйстве. Роль двигателей в развитии энергетики.

Экологи: Экологические проблемы использования тепловых машин и охрана окружающей среды.

Ход урока.

«Или люди сделают так, чтобы в воздухе стало

меньше дыма, или дым сделает так, что на

Земле станет меньше людей»

Этап постановки целей и задач урока

Мы начинаем наш урок - конференцию, посвященную тепловым двигателям, их роли в развитии энергетики и народном хозяйстве, охране окружающей среды, связанной с использованием тепловых двигателей.

Наша задача сегодня на уроке выяснить принцип работы всех тепловых двигателей, их роль для народного хозяйства и их влияние на окружающую среду.

Этап изучения новой темы

Организовываю работу учащихся, наблюдаю за работой учащихся на местах. После выступления групп, прошу учащихся задать им вопросы.

Учащиеся по группам представляют презентацию и доклады.

Остальные учащиеся - составление плана, ведение тезисных записей, составление вопросов к группам.

Вступительное слово учителя. Внутренняя энергия представляет собой один из самых дешевых видов энергии. Ее можно получить за счет сжигания топлива и использовать ее для совершения полезной работы. Вы уже знаете, что устройства, с помощью которых часть внутренней энергии можно превратить в механическую энергию и за счет нее совершить работу - это и есть тепловые двигатели. В настоящее время известно множество различных тепловых двигателей. Все они имеют общий принцип устройства и действия. Более подробно с историей создания и развития тепловых машин нас познакомит группа «историков».

Доклад 1 группы учащихся «историков»: «История создания и развития тепловых двигателей». Сообщают краткую информация о работе И. Ползунова, Дж. Уайтта, Ленуара, Дизеля. Показ презентации.

Доклад 2 группы учащихся «Инженеры - механики»: разновидности тепловых двигателей (краткая характеристика) и их применение в народном хозяйстве, КПД тепловых двигателей, роль двигателей в развитии энергетики.

План ответа: Для характеристики эффективности тепловой машины по превращению внутренней энергии в механическую вводится понятие коэффициент полезного действия тепловой машины. КПД теплового двигателя 20-40%. Это значит, что всего 20% энергии топлива идет на совершение полезной механической работы, а 80% - бесполезные потери энергии. Ученые работают над усовершенствованием двигателей внутреннего сгорания, совершенствуя конструкции, повышая их КПД и предлагая новые виды топлива.

Тепловые электростанции. Двигатели внутреннего сгорания на автомобильном транспорте. ДВС на железнодорожном транспорте. ДВС на водном транспорте и военных кораблях. ДВС в авиации. Наибольшее значение имеет использование тепловых двигателей на электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов электрического тока. Для получения пара используют энергию топлива: нефть, уголь, газ.

Паровые турбины устанавливают также на атомных электростанциях, где для получения пара используется энергия атома.

На железнодорожном транспорте до середины ХХ века основным двигателем была паровая машина. Мощные паровые турбины используются для крупных судов на водном транспорте.

Слово учителя: Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Если бы их не было, мы бы были лишены дешёвой энергии и скоростного транспорта. Но применение тепловых двигателей связано с воздействием на окружающую среду. Задачи на расчет КПД:

1. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 0,23 МДж и израсходовал 2 кг бензина. Вычислите КПД двигателя.

2. Определите КПД трактора, которому для выполнения работы 18,9 МДж потребовалось 1,5кг топлива с q= 42 МДж/кг.

Доклад 3 группы учащихся «экологов»: Экологические проблемы использования тепловых машин и охрана окружающей среды

«Отнимает» у человека землю ( 0,01 суши занимают дороги, стоянки).

«Съедает» кислород атмосферы. Если оценить количественное соотношение масс бензина и кислорода, то получается, что для полного сгорания смеси на 1 кг бензина приходится не менее 15 кг воздуха.

Постепенное повышение средней температуры Земли. Работа двигателей не может осуществляться без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты. В среднем за год повышение на 0,03 градуса. Повышение температуры может создать угрозу таяния ледников и катастрофического повышения уровня мирового океана.

Выброс вредных веществ : сернистые соединения, оксиды азота, углерода углеводороды и другие. Топки ТЭС, ДВС непрерывно выбрасывают вредные соединения для растений, животных, человека.

Слово учителя: Настоящей проблемой по охране окружающей среды занимаются интенсивно не только экологи, но и химики, физики, биологи, метеорологи. Задача сохранения Земли, пригодной для обитания человека и всех других организмов, не может быть решена без сотрудничества всех стран и всех народов Земли, а так же без повышения экологической культуры каждого человека.

Слово учителя: Вы не подозреваете, сколько энергии вы затратили, принимая участие в конференции. Не пора ли и нам что-нибудь перекусить? Предлагается следующее меню: (У нас две задачи которые сейчас мы решим №1, №2)

1. Какое количество теплоты получит человек, выпив чашку кофе массой 200 грамм, нагретого до 46,5⁰С. Температура тела человека 36,5⁰ С?

(Формула: Q =c·m·(t₂ -t₁)= 0,2*4200(46,5-36,5)=8400 Ответ: 8,4 кДж)

Но для восстановления энергии чашечки кофе недостаточно. Кофе с бутербродом – лучше.

1. Удельная теплота сгорания пшеничного хлеба 9 260 000 Дж/кг, а сливочного масла – 32 690 000 Дж/кг. Какую энергию получит человек, съев бутерброд с маслом (100 г хлеба и 20 г масла)?

Q=0,1*9 260 000+0,02*32 690 000=926 000+653 800=1 579 800

(Ответ: Q= 1 579 800 Дж )

Этап проверки усвоения нового материала

Вопрос учащимся: Какие основные тезисы вы записали при изучении данных вопросов?

Предлагаю выполнить тест.

Отвечают на вопрос, зачитывая кратко тезисы по вопросам выступления.

Решают тест с самопроверкой

1. Какое из перечисленных устройств не относится к тепловым двигателям?

А) двигатель внутреннего сгорания. В) дизель. С) газовая турбина. Д) генератор. Е) реактивный двигатель.

2. Какие двигатели, из перечисленных ниже, называют тепловыми?

1. двигатели внутреннего сгорания. 2. паровая турбина. 3. реактивный двигатель.

А) только 1. В) только 2. С) только 1 и 2. Д) только 3. Е) 1,2, и 3.

3. Что служит рабочим телом в двигателе автомобиля?

А) поршень В) бензин С) воздух Д) газы, образующиеся при сгорании топлива Е) цилиндр

4. В течение какого такта в двигателе внутреннего сгорания совершается работа?

А) всасывание. В) сжатие. С) рабочий ход. Д) выхлоп. Е) сжатие и рабочий ход.

5. В тепловых машинах происходит превращение:

А) внутренней энергии топлива в механическую и электрическую энергию. В) внутренней энергии топлива в электрическую энергию. С) внутренней энергии топлива в световую энергию. Д) тепловой энергии в механическую. Е) внутренней энергии топлива в механическую.

6. КПД паровой турбины равен 30%. Это означает что…

А) …30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, преобразуется во внутреннюю энергию деталей двигателя. В) …30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, преобразуется во внутреннюю энергию пара. С) …30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, идет на совершение полезной работы. Д) …70% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, идет на совершение полезной работы.

7. Причинами потерь энергии при работе теплового двигателя могут быть:

А) трение между движущимися частями двигателя и теплопередача ; В) только трение между движущимися частями двигателя; С) только теплопередача от нагретого газа (пара) к двигателю и окружающей среде

Подведение итогов урока.

Подводя итоги изучения материала можно сказать, что тепловые двигатели имеют как и достоинства так и недостатки:

Достоинства:

1. Способствуют экономическому развитию.

2. Создают комфортные условия.

3. Удовлетворяют потребности человека в быстром передвижении.

Недостатки:

1. Загрязняют атмосферу.

2. Способствуют повышению температуры окружающей среды.

3. Истощают природные ресурсы.

4. Негативно влияют на состояние здоровья человека.

Рефлексия. Провожу рефлексию в форме «Интервью»

Заключительное слово учителя. Благодарю всех участников конференции за плодотворную работу и желаю дальнейших успехов в изучении физики тепловых явлений.

Выставление оценок.

Учащиеся отвечают на вопросы по желанию.

Хотелось бы узнать ваше мнение о конференции.

Какие трудности вы встретили на уроке? Как с ними справиться?

Как вы думаете, конференция достигла поставленных целей?

Что нового вы узнали о тепловых машинах?

Каким образом вы сможете знания, полученные на уроке, использовать в будущей жизни?

Домашнее задание: Параграфы 24-27, Составить кроссворды и ребусы.

Попробуем вместе с вами обозначить основные направления борьбы с отрицательными последствиями применения тепловых двигателей:

Добиваться полного сгорания топлива.

Повысить эффективность сооружений, препятствующих выбросу в атмосферу отходов.

Электромобили.

Горючее из безвредных веществ.

Замкнутый цикл водоснабжения электростанций.

Экономное расходование электроэнергии.

Каждый человек может и должен внести свой вклад в сохранение нашей планеты.

Где применяются тепловые двигатели :

• Миллионы автомобилей на двигателях внутреннего сгорания занимаются перевозом пассажиров и грузов. По железным дорогам ходят мощные тепловозы, по водным траекториям – теплоходы. Самолеты и вертолеты снабжены поршневыми, турбореактивными и турбовинтовыми двигателями. Ракетные двигатели «толкают» в космическое пространство станции, корабли и спутники Земли. Двигатели внутреннего сгорания в сельском хозяйстве устанавливают на комбайнах, насосных станциях, тракторах и прочих объектах.

Основная экологическая проблема:

• Экологическая проблема использования тепловых машин состоит в том, что выбросы тепловой энергии неизбежно ведут к нагреванию окружающих предметов, в том числе атмосферы. Ученые давно бьются над проблемой таяния ледников и повышения уровня Мирового океана, считая основным фактором влияния деятельность человека. Изменения в природе приведут к перемене условий нашей жизни, но несмотря на это с каждым годом потребление энергии увеличивается.

• Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85 % «летит на ветер». К тому же камеры сгорания автомобильного двигателя – это своеобразный химический реактор, синтезирующий ядовитые вещества и выбрасывающий их в атмосферу. Даже невинный азот из атмосферы, попадая в камеру сгорания, превращается в ядовитые окислы азота.

• Используемые человеком машины, тепло двигатели, производство автомобилей, применение газотурбинных двигательных установок, авиация и ракетоносители, загрязнение водной среды судами – все это катастрофически разрушающе действует на окружающую среду.

Во-первых,

• при сжигании угля и нефти в атмосферу выделяются азотные и серные соединения, губительные для человека.

• Во-вторых, в процессах используется атмосферный кислород, содержание которого в воздухе из-за этого падает.

• Выбросы вредных веществ в атмосферу – не единственный фактор влияния тепловых двигателей на природу. Производство механической и электрической энергии не может осуществляться без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты, что не может не приводить к увеличению средней температуры на планете.

Опасное потепление

Тепловое загрязнение отягощается тем, что сжигаемые вещества увеличивают концентрацию углекислого газа в атмосфере. Это, в свою очередь, ведет к возникновению «парникового эффекта». Всемирное потепление становится реальной опасностью.

Опасные выбросы

• Экологическая проблема использования тепловых машин заключается и в том, что сгорание топлива не может быть полным, и это ведет к выбросу в воздух, которым мы дышим, золы и хлопьев сажи. По статистике, во всем мире энергоустановки ежегодно сбрасывают в воздух более 200 млн. тонн золы и более 60 млн. тонн оксида серы.

• Тепловые электростанции, двигатели внутреннего сгорания автомобилей и других машин в большом количестве сбрасывают в атмосферу, а затем в почву вредные для всего живого отходы, к примеру, хлор, сернистые соединения (при сгорании каменного угля), угарный газ СО, оксиды азота и др. Автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу около трех тонн свинца.

• На атомных электростанциях иная экологическая проблема использования тепловых машин - безопасность и захоронение радиоактивных отходов. Из-за невероятно большого потребления энергии некоторые регионы утратили способность самоочищения собственного воздушного пространства. Эксплуатация атомных электростанций помогла значительно снизить вредные выбросы, однако для работы паровых турбин требуется огромное количество воды и большое пространство под пруды для охлаждения отработанного пара.

Пути решения

• К сожалению, человечество не в силах отказаться от использования тепловых двигателей. Где же выход? Чтобы расходовать на порядок меньше топлива, то есть снизить энергопотребление, следует повысить КПД двигателя для проведения одной и той же работы. Борьба с негативными последствиями использования тепловых машин заключается только в том, чтобы увеличить эффективность применения энергии и переходить на энергосберегающие технологии.

• В общем, будет неправильным утверждать, что мировая экологическая проблема использования тепловых машин не решается. Все большее количество электровозов вытесняют обычные поезда; становятся популярными автомобили на аккумуляторных батареях; в промышленность внедряются энергосберегающие технологии. Есть надежда, что появятся экологически чистые авиа- и ракетные двигатели. Правительствами многих стран реализуются международные программы по защите окружающей среды, направленные против загрязнения Земли.

Уже сейчас в Китае продают Чистый Воздух. Страна (не вся целиком)настолько загрязнена ,воздух там настолько отравлен,что 1-ин человек за 10 дней продал 10 миллионов банок чистого воздуха. Тепловые/паровые двигатели и тут сыграли свою роль.

Приложение 1

Солнечные батареи

Идея использования солнечной энергии появилась много лет назад. Но лишь с 1970-х годов появились технологии, позволяющие воплотить ее в жизнь. В основе лежит простой принцип. Солнечный свет, падая на коллектор, концентрируется и превращается в энергию. Реализовать этот принцип можно несколькими способами, в зависимости от того, как будет использоваться энергия – для подогрева воды в бассейне или для электроснабжения. Основное препятствие здесь – стоимость установки. Специальное оборудование стоит значительно дороже традиционных систем. При этом, инвестиции окупятся лишь через много лет. Несмотря на стоимость, солнечная энергия подходит для энергоснабжения в городах. В сельских районах, где возрастает стоимость прокладки силовых кабелей, солнечная энергия – лучший вариант электроснабжения.

Гидроэлектростанции

На гидроэлектростанциях для вращения турбин используется энергия падающей воды. Такой способ получения электричества требует управления потоком воды, к примеру, рекой, с помощью, например, дамбы. У гидроэлектростанций есть множество преимуществ. Можно сказать, что такой источник – возобновляемый. Генераторы, приводимые в движение водой, не делают выбросов в атмосферу. Поток воды, контролируемый гидроэлектростанцией, определяет количество производимого электричества. В мире из этого источника получают около 20% электричества. Лидируют в использовании гидроэлектростанций Норвегия, Россия, Китай, Канада, США и Бразилия.

Биотопливо

 Биомассой называют любой вид биологических отходов – отходы деревообрабатывающий промышленности, сельского хозяйства, мусор, в качестве топлива также используются некоторые виды зерновых культур. Отходы поставляет промышленность: вырубка леса, строительство, производство бумаги, фермерские хозяйства, твердый мусор с городских свалок и метан – газ, вырабатываемый на свалках. Некоторые виды трав после ферментации также могут быть использованы в качестве биотоплива. Во всем мире биотопливо – преимущественно это продукты из древесины, сжигается вместе с углем на теплоэлектростанциях. Биотопливо – основной вариант использования биомассы. Вырабатываемый в процессе ферментации этанол может быть использован самостоятельно, либо в качестве добавки к бензину. В Бразилии большая часть транспорта заправляется этанолом. Биодизельное топливо, сделанное из растительного масла, животного жира и отработанного масла из ресторанов, может полностью заменить обычное дизельное топливо. Такое топливо также можно использовать в смеси. Самый крупный производитель и потребитель биодизельного топлива – Германия.

Несмотря на то, что при сжигании такого топлива выделяется диоксид углерода, биотопливо считается "углеродно нейтральным". Ископаемое топливо выделяет CO2 миллионы лет, создавая избыток CO2 в атмосфере. CO2, выделяемый биомассой при сжигании, поглощается растениями. Ископаемое топливо все еще используется в производстве биотоплива, питая оборудование фермы, приводя в движение грузовики, а также на других этапах процесса. На данный момент, биотопливо не является полностью углеродно нейтральным. Это уменьшает общий объем выбросов CO2, что является шагом в правильном направлении.

Энергия ветра

 Маленькие мельницы были распространены в мире до тех пор пока их не вытеснили сначала паровые, а позже – электрические двигатели. Интерес к большим ветряным турбинам возрос во время нефтяного кризиса в 1970-м году. К 80-м годам, ветровые электростанции - ряды генераторов, начали наполнять сельские районы многих стран мира. Среди основных стран, использующих такой вид энергии, - Германия, США, Дания и Испания, Индия и Китай также начинают использовать энергию ветра.

Гигантские ветряные турбины генерируют электричество когда ветер вращает их огромные лопасти. Лопасти подключены к генератору, вырабатывающему электричество. Крупные ветровые электростанции могут удовлетворить основные энергопотребности. Небольшие электростанции и одиночные ветряки могут вырабатывать электричество для дома, телекоммуникационного оборудования и водяных насосов. Как и в случае с солнечными батареями, постройка ветряной электростанции требует значительных начальных инвестиций, которые не обязательно быстро окупаются.

Геотермальная энергия

В геотермальных источниках энергии естественные свойства природных горячих источников и паровых кратеров используются для получения электричества или обеспечения жителей горячей водой. Геотермальные электростанции направляют пар, выходящий из поверхности земли, в турбины. Турбины вращаются, приводя в движение генераторы, вырабатывающие электричество. Первая паровая электростанция была открыта в итальянском городе Лардерелло в 1904 г. Она работает по сей день. США, Исландия, Филиппины, Россия, Кения и Тибет – вот лишь несколько из 24 стран, использовавших 8900 мегаватт электричества, выработанного геотермальными источниками в 2005 году. В прямом геотермальном нагреве горячая вода, выходящая на поверхность земли (горячие источники), используется для обогрева домов и других построек. В 2005 году геотермальные источники в 72-х странах сгенерировали более 16000 мегаватт энергии.

 Ядерная энергия

В 70-х годах ядерная энергия стала альтернативой ископаемому топливу. На ядерной станции проводится контролируемый ядерный распад, выделяется энергия. Недорогое топливо уравновешивает инвестиции, необходимые для строительства ядерных электростанций, в результате электричество становится дешевле. Несмотря на происшествия на электростанции острова Третья миля (шт. Пенсильвания) и в Чернобыле (Украина), ядерное топливо все еще является хорошим источником энергии для многих регионов. Энергия атома обеспечивает 16% энергии для 70 стран мира. Атомные электростанции – первостепенный источник энергии для тех стран, в которых отсутствуют природные ресурсы ископаемого топлива. Франция и Япония уже частично запустили ядерные программы. Современные электростанции имеют множество систем безопасности, предотвращающих плавление ядра и выброс радиоактивных веществ. Сейчас единственной проблемой остается утилизация отработанного топлива, которое может быть использовано для создания ядерного оружия.

Слайд 2

В древности люди приводили в действие простейшие механизмы руками или с помощью животных. Затем они научились использовать силу ветра, плавая на парусных кораблях. Они научились так же использовать ветер для вращения ветряных мельниц, перемалывающих зерно в муку. Позже они стали применять энергию течения воды в реках для вращения водяных колес. Эти колеса перекачивали и поднимали воду или приводили в действие различные механизмы. История появления тепловых двигателей уходит в далекое прошлое. Говорят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III веке до нашей эры, великий греческий механик и математик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архимеда и ее описание были найдены спустя 18 столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и художника Леонардо да Винчи. Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Для нас интересно здесь то, что ствол пушки представлял собой цилиндр, по которому как поршень скользило ядро.

Слайд 3

Примерно тремя столетиями позже в Александрии — культурном и богатом городе на африканском побережье Средиземного моря — жил и работал выдающийся ученый Герон, которого историки называют Героном Александрийским. Герон оставил несколько сочинений, дошедших до нас, в которых он описал различные машины, приборы, механизмы, известные в те времена. В сочинениях Герона есть описание интересного прибора, который сейчас называют Героновым шаром. Он представляет собой полый железный шар, закрепленный так, что может вращаться вокруг горизонтальной оси. Из закрытого котла с кипящей водой пар по трубке поступает в шар, из шара он вырывается наружу через изогнутые трубки, при этом шар приходит во вращение. Внутренняя энергия пара превращается в механическую энергию вращения шара. Геронов шар — это прообраз современных реактивных двигателей.

Слайд 4

В то время изобретение Герона не нашло применения и осталось только забавой. Прошло 15 столетий. Во времена нового расцвета науки и техники, наступившего после периода средневековья, об использовании внутренней энергии пара задумывается Леонардо да Винчи. В его рукописях есть несколько рисунков с изображением цилиндра и поршня. Под поршнем в цилиндре находится вода, а сам цилиндр подогревается. Леонардо да Винчи предполагал, что образовавшийся в в результате нагрева воды пар, расширяясь и увеличиваясь в объеме, будет искать выход и толкать поршень вверх.. Во время своего движения вверх поршень мог бы совершать полезную работу. Несколько иначе представлял себе двигатель, использующий энергию пара, Джованни Бранка, живший на век позже великого ЛеонардоЭто было колесо с лопатками, в которое с силой ударяла струя пара, благодаря чему колесо начинало вращаться. По существу, это была первая паровая турбина.

Слайд 5

В XVII-XVIII веках над изобретением паровой машины трудились англичане Томас Севери и Томас Ньюкомен), француз Дени Папен, русский ученый Иван Иванович Ползунов и многие другие. В своем новом двигателе Папен вместо пороха использовал воду. Ее наливали в цилиндр под поршень, а сам цилиндр разогревали снизу. Образующийся пар поднимал поршень. Затем цилиндр охлаждали, и находящийся в нем пар конденсировался — снова превращался в воду. Поршень, как и в случае порохового двигателя, под действием своего веса и атмосферного давления опускался вниз. Этот двигатель работал лучше, чем пороховой, но для серьезного практического использования был также малопригоден: нужно было подводить и отводить огонь, подавать охлажденную воду, ждать, пока пар сконденсируется, перекрывать воду и т.п. перекрывать воду и т.п.

Слайд 6

Англичанин Томас Севери построил паровой насос для откачки воды из шахты. В его машине приготовление пара происходило вне цилиндра — в котле. Вслед за Севери паровую машину (также приспособленную для откачивания воды из шахты) сконструировал английский кузнец Томас Ньюкомен. Он умело использовал многое из того, что было придумано до него. Ньюкомен взял цилиндр с поршнем Папена, но пар для подъема поршня получал, как и Севери, в отдельном котле. Машина Ньюкомена, как и все ее предшественницы, работала прерывисто — между двумя рабочими ходами поршня была пауза. Высотой она была с четырех-пятиэтажный дом и, следовательно, исключительно «прожорлива»: пятьдесят лошадей еле-еле успевали подвозить ей топливо. Обслуживающий персонал состоял из двух человек: кочегар непрерывно подбрасывал уголь в «ненасытную пасть» топки, а механик управлял кранами, впускающими пар и холодную воду в цилиндр.

Слайд 7

Понадобилось еще 50 лет, прежде чем был построен универсальный паровой двигатель. Это произошло в России, на одной из отдаленных ее окраин — Алтае, где в то время работал гениальный русский изобретатель, солдатский сын Иван Ползунов. Ползунов построил свою «огнедействующую машину» на одном из барнаульских заводов. Это изобретение было делом его жизни и, можно сказать, стоило ему жизни. В апреле 1763 года Ползунов заканчивает расчеты и подает проект на рассмотрение. В отличие от паровых насосов Севери и Ньюкомена, о которых Ползунов знал, и недостатки которых ясно осознавал, это был проект универсальной машины непрерывного действия. Машина предназначалась для воздуходувных мехов, нагнетающих воздух в плавильные печи. Главной ее особенностью было то, что рабочий вал качался непрерывно, без холостых пауз. Это достигалось тем, что Ползунов предусмотрел вместо одного цилиндра, как это было в машине Ньюкомена, два попеременно работающих. Пока в одном цилиндре поршень под действием пара поднимался вверх, в другом пар конденсировался, и поршень шел вниз. Оба поршня были связаны одним рабочим валом, который они поочередно поворачивали то в одну, то в другую стороны. Рабочий ход машины осуществлялся не за счет атмосферного давления, как у Ньюкомена, а благодаря работе пара в цилиндрах. года ученики Весной 1766 года ученики Ползунова, спустя неделю после его смерти (он умер в 38 лет), испытали машину. Она работала в течение 43 суток и приводила в движение мехи трех плавильных печей. Потом котел дал течь; кожа, которой были обтянуты поршни (чтобы уменьшить зазор между стенкой цилиндра и поршнем), истерлась, и машина остановилась навсегда. Больше ею никто не занимался.

Слайд 8

Создателем универсального парового двигателя, который получил широкое распространение, стал английский механик Джеймс Уатт.   Работая над усовершенствованием машины Ньюкомена, он в 1784 году построил двигатель, который годился для любых нужд. Изобретение Уатта было принято на ура. В наиболее развитых странах Европы ручной труд на фабриках и заводах все больше и больше заменялся работой машин. Универсальный двигатель стал необходим производству, и он был создан. В двигателе Уатта применен так называемый кривошипно-шатунный механизм, преобразовывающий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение колеса. Уже потом было придумано «двойное действие» машины: направляя поочередно пар то под поршень, то сверху поршня, Уатт превратил оба его хода (вверх и вниз) в рабочие. Машина стала мощнее. Пар в верхнюю и нижнюю части цилиндра направлялся специальным парораспределительным механизмом, который впоследствии был усовершенствован и назван «золотником». Затем Уатт пришел к выводу, что вовсе не обязательно все время, пока поршень движется, подавать в цилиндр пар. Достаточно впустить в цилиндр какую-то порцию пара и сообщить поршню движение, а дальше этот пар начнет расширяться и перемещать поршень в крайнее положение. Это сделало машину экономичней: меньше требовалось пара, меньше расходовалось топлива.

1. Какое из перечисленных устройств не относится к тепловым двигателям? А) двигатель внутреннего сгорания. В) дизель. С) газовая турбина. Д) генератор. Е) реактивный двигатель.

2. Какие двигатели, из перечисленных ниже, называют тепловыми? 1. двигатели внутреннего сгорания. 2. паровая турбина. 3. реактивный двигатель.

А) только 1. В) только 2. С) только 1 и 2. Д) только 3. Е) 1,2, и 3.

3. Что служит рабочим телом в двигателе автомобиля? А) поршень В) бензин С) воздух Д) газы, образующиеся при сгорании топлива Е) цилиндр

4. В течении какого такта в двигателе внутреннего сгорания совершается работа?

А) всасывание. В) сжатие. С) рабочий ход. Д) выхлоп. Е) сжатие и рабочий ход.

5. В тепловых машинах происходит превращение:

А) внутренней энергии топлива в механическую и электрическую энергию. В) внутренней энергии топлива в электрическую энергию. С) внутренней энергии топлива в световую энергию. Д) тепловой энергии в механическую. Е) внутренней энергии топлива в механическую.

6. КПД паровой турбины равен 30%. Это означает что…

А) …30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, преобразуется во внутреннюю энергию деталей двигателя. В) …30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, преобразуется во внутреннюю энергию пара. С) …30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, идет на совершение полезной работы. Д) …70% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, идет на совершение полезной работы.

7. Причинами потерь энергии при работе теплового двигателя могут быть: А) трение между движущимися частями двигателя и теплопередача ; В) только трение между движущимися частями двигателя; С) только теплопередача от нагретого газа (пара) к двигателю и окружающей среде

1. Какое из перечисленных устройств не относится к тепловым двигателям? А) двигатель внутреннего сгорания. В) дизель. С) газовая турбина. Д) генератор. Е) реактивный двигатель.

2. Какие двигатели, из перечисленных ниже, называют тепловыми? 1. двигатели внутреннего сгорания. 2. паровая турбина. 3. реактивный двигатель.

А) только 1. В) только 2. С) только 1 и 2. Д) только 3. Е) 1,2, и 3.

3. Что служит рабочим телом в двигателе автомобиля? А) поршень В) бензин С) воздух Д) газы, образующиеся при сгорании топлива Е) цилиндр

4. В течении какого такта в двигателе внутреннего сгорания совершается работа?

А) всасывание. В) сжатие. С) рабочий ход. Д) выхлоп. Е) сжатие и рабочий ход.

5. В тепловых машинах происходит превращение:

А) внутренней энергии топлива в механическую и электрическую энергию. В) внутренней энергии топлива в электрическую энергию. С) внутренней энергии топлива в световую энергию. Д) тепловой энергии в механическую. Е) внутренней энергии топлива в механическую.

6. КПД паровой турбины равен 30%. Это означает что…

А) …30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, преобразуется во внутреннюю энергию деталей двигателя. В) …30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, преобразуется во внутреннюю энергию пара. С) …30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, идет на совершение полезной работы. Д) …70% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, идет на совершение полезной работы.

7. Причинами потерь энергии при работе теплового двигателя могут быть: А) трение между движущимися частями двигателя и теплопередача ; В) только трение между движущимися частями двигателя; С) только теплопередача от нагретого газа (пара) к двигателю и окружающей среде