Презентация урока "Тепловые двигатели" дл 10 класса

УРОК ФИЗИКИ В 10 КЛАССЕ

• Тепловые двигатели

• Учитель Гаджиева Патимат Гаджиевна

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

∆ U = Q + A вс

Изменение внутренней энергии системы при переходе в новое состояние возможно за счет переданной теплоты или работы внешних сил

Q = ∆U + A г

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение её внутренней энергии и на совершение работы газом

ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС

– процесс при котором объём не изменяется

(например, закрытый сосуд с газом))

∆ V = 0 A = p∆V А = 0

∆ U = Q

Если газ получает теплоту, то его внутренняя энергия увеличивается и температура повышается. Если газ отдает теплоту, то наоборот.

ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

– процесс, при котором температура не изменяется

∆ Т = 0 ∆U = 1,5νR∆T ∆U = 0

Q = A

Если газ получает теплоту, то он совершает положительную работу и расширяется, если газ отдает теплоту, то его объем уменьшается

ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС

– процесс, проходящий при постоянном давлении (обычно при атмосферном)

p = const ∆T≠ 0 ∆V≠ 0

Q = ∆U + A

Переданное газу количество теплоты идет на изменение температуры и объема газа

АДИАБАТНЫЙ ПРОЦЕСС

– процесс в теплоизолированной системе

( если процессы в системе протекают достаточно быстро, то заметного теплообмена не происходит)

Q = 0 ∆U = – A

Примеры : а) накачивание камеры

б) двигатель Дизеля

г) охлаждение атмосферного воздуха

ЗАДАНИЕ 1

• 1. Первый закон термодинамики?
• 2. Формулы расчета количества теплоты?
• 3. От чего зависит знак Q, ΔU, A ?
• 4. Привести примеры, когда Q
• 5. Какой процесс называют адиабатным?
• 6. Примеры адиабатных процессов?
• 7. Уравнение теплового баланса?

ЗАДАНИЕ 2

• Определить знак работы газа, изменения внутренней энергии и количества теплоты

р 1 1-2 р Т V

A ∆U Q

2 3 2-3 p T V

A ∆U Q

0 Т 3-1 p T V

Q = ∆U + A A ∆U Q

ЗАДАНИЕ 2

• Определить знак работы газа, изменения внутренней энергии и количества теплоты

р 1 1-2 р ↓ Т↓ V=

A ∆U Q

2 3 2-3 p= T ↑ V↑

A ∆U Q

0 Т 3-1 p ↑ T= V↓

Q = ∆U + A A ∆U Q

0 ∆U0 Q0 0 Т 3-1 p ↑ T= V↓ Q = ∆U + A A " width="640"

ЗАДАНИЕ 2

• Определить знак работы газа, изменения внутренней энергии и количества теплоты

р 1 1-2 р ↓ Т↓ V=

A=0 ∆U

2 3 2-3 p= T ↑ V↑

A 0 ∆U0 Q0

0 Т 3-1 p ↑ T= V↓

Q = ∆U + A A

ЗАДАНИЕ 3

Т t 4 6

t 3 4 5 7 8

t 2 2 3 9 10

Дать название процесса с указанием агрегатного состояния, записать формулу

например: Q 12 = mc т (t 2 – t 1 )

t 1

11

1

ПРОВЕРКА ЗАДАЧ

1 . Газ в сосуде сжали, совершив работу 30Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 25Дж. Получил газ теплоту или отдал и какое количество?

2. Идеальный газ получил количество теплоты 300Дж и совершил работу 100Дж. Как изменилась при этом его внутренняя энергия?

3. Каково изменение внутренней энергии газа, если ему передали количество теплоты 300Дж, а внешние силы совершили над ним работу 500Дж?

4. Газ в сосуде сжали, совершив работу 30Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 25Дж. Отдал газ тепло или получил извне и какое количество?

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

• Тепловым двигателем называется устройство, способное превращать полученное количество теплоты в механическую работу.

• Основные виды: турбинные, поршневые (ДВС, двигатель Дизеля), реактивные.
• Используют работу расширения пара или газа

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

состоят из нагревателя, рабочего тела и холодильника

НАГРЕВАТЕЛЬ

• В роли нагревателя выступает топливо (газ, уголь, нефтепродукты). При сгорании, внутренняя энергия топлива превращается в тепло:

Q H = qm

Q H – теплота нагревателя (Дж)

q – удельная теплота сгорания (табл)

m – масса топлива (кг)

РАБОЧЕЕ ТЕЛО

• В качестве рабочего тела выступает водяной пар или газ, который при нагревании расширяется и совершает работу (перемещает поршень или вращает турбину)

A = Q H - Q X

ХОЛОДИЛЬНИК

• После того как газ расширился и совершил работу, ему нужно снова принять первоначальный объем, поэтому он охлаждается, передавая тепло холодильнику . В роли холодильника выступает атмосфера или резервуар с водой ( конденсатор)

К П Д

• Коэффициент полезного действия показывает какую часть от затраченной энергии (Q H ) составляет совершенная двигателем работа (А):

• Максимальное значение КПД

ЗАДАЧА

• Рассчитать максимальный КПД тепловой с температурами нагревателя 100 ºС и 500ºС, а температура холодильника 25ºС

Решение

Т Н1 = 100+273 = 373К Т Н2 =773К Т Х = 298К

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

• §80,82
• Повторить формулы

Список использованных источников

• Интерактивное учебное пособие «Наглядная физика». МКТ и термодинамика. Издательство «Экзамен», Москва, 2012
• 1С: Школа. Физика, 7–11. Библиотека наглядных пособий. Под. ред. Ханнанова Н.К.–М.: Дрофа.2004.
• Открытая физика [текст, рисунки] http :// www . physics . ru
• ЕК ЦОР Тепловые машины http://www.college.ru/physycs/courses/op25part1/content/models/thermoCycles .html
• Степанова Г.Н. Сборник задач по физике 10 – 11 классы. – М: Просвещение, 2003. – 287 с.
• Сайт «Открытая физика» http://www/school-collection.edu.ru/catalog/res/cf0d2a65-ba94-5370-01bf.../view/‎
• Тепловые двигатели http://www.youtube.com/watch?v=1fyO2_U9oCg
• Двигатель внутреннего сгорания http://fishki.net/auto/146326-ustrojstvo-i-princip-raboty-dvigatelja-vnutrennego-sgoranija-18-foto4-video.html