Тепловые машины. 8-й класс

Разделы: Физика

Класс: 8


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).

- 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?

Презентация