Принцип работы тепловых машин

Тема: принцип работы тепловых машин

Цель урока:

Обучающая: закрепить знания по теме «Законы сохранения», сформировать умения применять теоритические знания для объяснения практических примеров.

Развивающая: способствовать развитию знаний об энергии, пробудить у учащихся интерес к самостоятельной научно-поисковой работе, развивать умение анализировать, сравнивать, делать выводы.

Воспитательная: развитие навыков работы в группах, умение излагать свою точку зрения, отстаивать правоту и принимать критику.

Тип урока: комбинированный.

Задачи:

1. Повторить понятия: энергия, работа, кинетическая и потенциальная энергии, внутренняя энергия, процесс превращений механической и внутренней энергий, закон сохранения и превращения энергии.

2. Изучить работу газа и пара при расширении. Рассмотреть применение тепловых машин.

3. Экологические проблемы использования тепловых машин (работа в группах).

4. Закрепление изученного материала (проекты, рефераты, доклады).

5. Домашнее задание

6. Рефлексия

Ход урока:

1. Проверка решения задач, заданных самостоятельную подготовку.
   Физический диктант по следующим вопросам:

• Что такое энергия, работа, кинетическая и потенциальная энергии, внутренняя энергия, процесс превращений механической и внутренней энергий, закон сохранения и превращения энергии?

• При каких условиях совершается механическая работа?

1. Развитие техники зависит от того, как продуктивно использовать запасы внутренней энергии содержащиеся в топливе, то есть совершить за счёт неё полезную работу. Это означает, что внутреннюю энергию можно превратить в механическую. Эти превращения осуществляются в тепловых двигателях.
   Внутренняя энергия топлива → внутренняя энергия пара (газа) → механическая энергия.
   Расширяясь, газ совершает работу и при этом охлаждается, часть его внутренней энергии превращается в механическую.
   Виды тепловых двигателей:

• Паровая машина.
  Преобразует энергию сжигаемого топлива в энергию механического движения. Расширяющийся нагретый пар давит на пластину и передаёт ей часть своей кинетической энергии. Турбина начинает вращаться, под струю пара подходит следующая пластина и т.д.
  Применение:
  Электрические генераторы тепловых и атомных электростанций приводятся в действие паровыми турбинами.

• ДВС (четырёхтактный).
  Топливо сжигается внутри нагреваемого воздуха. В каждый момент времени происходит расширение нагретого воздуха в одну из четырёх цилиндров. Это обеспечивает постоянную силу тяги двигателя. Такты: такт пуска горючей смеси, такт сжатия горючей смеси, рабочий такт, такт выпуска отработанных газов. Все такты работы двигателя периодически повторяются.
  Применение:
  Они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах.
  Применение двигателей внутреннего сгорания, работающих на жидком топливе, однако, ограничивается транспортными и судовыми установками вследствие меньших ресурсов жидкого топлива сравнительно с каменным углем. Двигатели внутреннего сгорания на стационарных установках применяются также в районах, где жидкое и газообразное топливо используется в качестве основного, о районах безводных и для специальных установок.

• Газотурбинный двигатель.
  Состоит из воздушного компрессора, камер сгорания и газовой турбины. При горении топлива воздух нагревается и расширяется, что вызывает вращение турбины.
  Применение:
  Применение газотурбинного двигателя на наземных транспортных средствах вызвано необходимостью дальнейшего повышения мощности в одном агрегате, значительного уменьшения массы и габаритов двигателя, снижения токсичности отработавших газов.

• Ракетный двигатель.
  Жидкое топливо и окислитель поступают в камеру сгорания. При сжигании горючего образуются продукты горения в газообразном состоянии. Выходящая из сопла струя газа создаёт реактивную силу.
  Применение:
  Искусственные спутники, межпланетные автоматические станции, ракетные системы.

1. Экологические проблемы:

• При сжигании угля и нефтепродуктов атмосфера загрязняется вредными соединениями азота и серы.

• Повышается концентрация углекислого газа в атмосфере.

• Увеличиваются выбросы в атмосферу соединений свинца.

Результат:
Возникновение парникового эффекта, погодные аномалии, глобальное потепление на земле.
Решение проблем:
- Разработка автомобилей использующих в качестве топлива водород, продуктом сгорания которого является вода.
- Подписание в 1997 году в Киото международного соглашения, согласно которому страны, должны снизить уровень парниковых газов на 5%.

1. Закрепление изученного материала ( Индивидуальные теоритические задания на карточках).

2. §20, стр. 87 (творческое задание) (О. Ф. Кабардин).

3. Итоги урока.
   6.1 Понравился ли вам урок?
   6.2 Что больше всего запомнилось?