Цели урока.
Образовательная: получить представление принципа работы тепловой машины - паровой турбины; сформировать понятие КПД теплового двигателя, умение объяснять физические опыты и явления.
Развивающие: установить взаимосвязь между изученным материалом и явлениями в жизни.
Воспитательная: обсудить проблемы использования тепловых двигателей в экологическом аспекте; воспитывать чувство ответственности, умение работать в коллективе, умение использовать свой интеллект, волю, эмоции.
Оборудование: таблица “Тепловые машины”, мультимедийный проектор, модель ДВС.
Ход урока
1. Приветствие учащихся, объявление цели и задачи урока
2. Опрос по домашнему заданию
История создания тепловых двигателей.
Устройство и принцип действия двигателя Дизеля.
3. Изучение нового теоретического материала
В современной технике наряду с ДВС так же широко применяют и другой тип теплового двигателя – турбинные двигатели. Впервые об этой машине заговорил Лаваль, французский ученый в 1889 году. Особенность данного типа тепловой машины в том, что нагретый до высокой температуры пар в нем вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала.
Состоит паровой двигатель из вала, на оси которого размещаются диски с лопастями.
Также как и в ДВС действие паровой машины основано на преобразование энергии: внутренняя энергия пара превращается в механическую энергию вращения ротора.
Мощность паровой машины тем больше, чем больше дисков будет насажено на общий вал.
Границы применимости паровых машин: тепловые электростанции и морские суда: на автомобильном - поршневые двигатели внутреннего сгорания, на водном - двигатели.
Паровые турбины - устанавливаются на тепловых электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов электрического тока, а также на всех атомных электростанциях для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели.
Паровые внутреннего сгорания и паровые турбины, на железнодорожном - тепловозы с дизельными установками, в авиации - поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели. Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Мы не имели бы в изобилии дешевую электроэнергию и были бы лишены всех двигателей скоростного транспорта. Любой тепловой двигатель превращает в механическую энергию только незначительную часть энергии, которая выделяется топливом. Большая часть энергии топлива не используется полезно, а теряется в окружающем пространстве.
Тепловой двигатель состоит из нагревателя, рабочего тела и холодильника.
Пар является рабочим телом, получает от нагревателя некоторое количество теплоты.
Рабочее тело, нагреваясь, расширяется и совершает работу за счет внутренней энергии. Часть энергии передается атмосфере – холодильнику – вместе с отработанным паром или выхлопными газами.
КПД = Ап 100%/Аз или Q=Qп 100%/Qз
Ап – полезная работа.
Аз - затраченная (полная) работа.
Qп - количество теплоты, выделяющееся при сжигании топлива в камере сгорания ДВС).
Qз - количество теплоты, которое выходит в окружающую среду.
КПД всегда меньше 100%
КПД характеризует степень экономичности тепловой машины, выражается отношением полезной работы, полученной от нагревателя к затраченной, отданной холодильнику (окружающей среде)
4. Решение задач на закрепление
№1. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу равную 28.2 кДж и израсходовал при этом 3л бензина. Вычислите КПД двигателя.
| Дано: Ап=28,2 кДж V=3л q= Дж/кг р=800 кг/м3 n - ? |
СИ: 28,2 103 Дж 3 10-3 м3 |
Решение: n= Ап 100%/Аз Аз=qm, m=pV, Аз=qpV n=Ап100%/qpV n= 0,028 % Ответ: n= 0,028% |
№2
| Дано: Р = 1,5 кВт m = 5 кг q = 30 10 Дж/кг n – ? |
Решение: n=Ап 100%/Аз Ап=Pt Аз=qm n=Pt100%/qm Ответ: 3,6 % |
5. Конкурс “Решение задач” (по карточкам с выбором уровня сложности – оценивается качество и быстрота выполнения работы).
1. Относится ли огнестрельное оружие к тепловым двигателям?
2. Почему в паровой турбине температура отработанного пара ниже, чем температура пара, поступающего к лопастям турбины?
3. Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 кВт за 1 ч работы израсходовал 14 кг бензина. Определите КПД двигателя.
6. Итоги урока
Домашнее задание: п. 22-24.
Упр.6 (2,4).
Задание: почему в подводной лодке при подводном плавании не используются двигатели внутреннего сгорания?