Цель урока: Ознакомление с устройством и принципом действия тепловых двигателей.
Оборудование: пластилин, проектор, компьютер.
Сегодня мы изучаем премудрости циклических процессов.
Ход урока
1. Постановка проблемы, актуализация знаний.
Слайд 2 (демонстрация опыта). Превратить механическую энергию во внутреннюю (в тепло) достаточно легко. Кусок пластилина поднимаем на высоту 1 м над столом, отпускаем. Пластилин испытывает абсолютно неупругий удар, механическая энергия пластилинового шарика переходит во внутреннюю энергию шарика и стола.
Но никто никогда не видел картинки наоборот. Пластилин, лежащий на столе, не начнёт взлетать вверх, поднимаясь на определённую высоту. Возникает вопрос: можно ли сделать так, чтобы внутренняя энергия превращалась в механическую? Оказывается можно.
Слайд 3. Берём чайник, ставим на горелку, доводим до кипения, струю пара направляем на вертушку – получаем движение.
Но циклическим такой процесс не назовёшь. Вода выкипит, надо пополнять потери воды, такой двигатель проработает недолго.
Наша цель - создать циклический тепловой двигатель.
Слайд 4. Тепловой двигатель – это устройство, в котором происходит преобразование внутренней энергии в механическую работу.
2. Изучение нового материала (Изобретение теплового двигателя по подъёму за один цикл одного кирпича на высоту h).
Слайд 5. Возьмём цилиндр с поршнем. Если поршень невесомый, то на поршень кладём 2 кирпича, если поршень обладает массой, то масса поршня должна равняться массе кирпича.
Без учёта атмосферного давления, на поршень со
стороны кирпичей действует давление 
.
Первоначально оба кирпича находятся на высоте h,
объём газа V. Первая точка на графике 2Р,V. Для
подъёма включаем горелку.
Слайд 6. Будет происходить изобарическое расширение газа, т.к. давление определяется только силой тяжести. При достижении высоты 2h, один кирпич можно забрать, но опасно, второй кирпич улетит вверх. Чтобы этого избежать, в цилиндр устанавливаем ограничительное кольцо.
Слайд 7. Нам надо ехать за вторым кирпичом – убираем горелку, но сразу поршень опускаться не будет, должен остыть – изохорическое охлаждение газа.
При дальнейшем охлаждении – изобарное сжатие – поршень опускается вниз. Дошли до первоначальной высоты – можно класть второй кирпич, но опасно – все провалится вниз. Нужно ещё одно ограничительное кольцо - снизу.
Слайд 8. Включаем горелку. Давление растёт, но поршень не перемещается – изохорический нагрев до 2Р – принципиальное устройство любой тепловой машины.
Слайд 9. Затем всё повторяется в той же последовательности.
Слайд10. Три главных элемента любой тепловой машины: холодильник (резервуар, забирающий “лишнюю” теплоту – например, окружающая среда, нагреватель (резервуар тепла), рабочее тело.
Слайд 11. Принцип действия тепловой машины представлен на слайде
Слайд 12. Важнейшей характеристикой теплового двигателя является КПД. (Записываем формулы).
Проблемный вопрос:
Каков может быть максимальный КПД тепловой машины?
Слайд 13. Всю эту работу по анализу тепловых машин провёл Сади Карно. Доказал, что машина, работающая между Т нагревателя и Т холодильника имеет максимальный КПД, если работает по двум изотермам и двум адиабатам. Слайд 14.
Заменяем Q на Т – формула только для цикла Карно, КПД которого определяется только температурами нагревателя и холодильника.
Идеальная тепловая машина – машина, работающая по циклу Карно, т.е. машина, имеющая максимальный КПД.
Слайд 15. При решении задач могут помочь рекомендации, представленные на слайде.
3. Обобщение и систематизация знаний (определение тепловой машины, формулы для КПД теплового двигателя и идеальной тепловой машины)
4. Первичный контроль знаний (слайды 16-23)
5. Решение задач (слайды 24-29)
6. Домашнее задание: параграф 82 прочитать, записи выучить, упр 15 (11,12) решить.