Цель:
- Рассмотреть применение закона сохранения и превращения энергии в тепловых двигателях.
- Познакомиться с историей создания автомобиля и паровоза.
- Познакомить учащихся с физическими принципами действия тепловых двигателей на примере ДВС.
План.
1. Подготовка к изучению нового материала:
Жизнь невозможна без использования различных видов энергии.
? Какие виды энергии вы знаете?
Источниками энергии являются различные виды топлива, энергия ветра, солнечная энергия, энергия приливов и отливов.
Поэтому существуют различные типы машин, которые реализуют в своей работе превращение одного вида энергии в другой.
Демонстрация: В литературе встречается описание паровой машины английского изобретателя Т. Севери, созданной в 1698 г. и предназначенной для откачивания воды из шахт. Демонстрация модели Т. Севери:
Рисунок 1.
Рисунок 2.
? Преобразование, какой энергии, в какую мы наблюдаем в данном опыте?
Тепловая энергия преобразуется в механическую работу.
Учитель: Мы рассмотрели модель паровой машины. Паровая машина один из видов тепловых двигателей.
Записывает тему урока: Тепловые двигатели. Двигатель внутреннего сгорания.
? Что такое тепловой двигатель?
2. Изучение нового материала:
1) Тепловым двигателем называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.
? какие виды тепловых двигателей вы знаете?
В процессе совершения работы часть внутренней энергии газа превращается в механическую энергию движущихся частей двигателя.
Совершая работу, тепловой двигатель использует лишь некоторую часть той энергии, которая выделяется при сгорании топлива.
Закрепление:
Огнем дышит,
Полымем пышет (ружье).
? Можно ли считать ружье тепловым двигателем?
При сгорании внутренняя энергия пороха превращается в механическую энергию.
2) Любой двигатель характеризуется величиной КПД.
ή (эта) – КПД,
ή = ·100% |
где Q – количество теплоты, полученное в результате сгорания топлива, Дж;
А – работа, совершенная двигателем, Дж.
А < Q → КПД < 100%
Характеристики тепловых двигателей.
| Двигатели | Мощность, кВт | КПД, % |
ДВС: Турбины: Реактивный. |
3•107 |
≈ 80 |
Закрепление:
- Один из учеников при решении получил ответ, что КПД теплового двигателя равен 200%. Правильно ли ученик решил задачу?
- КПД теплового двигателя 45%. Что означает это число?
(45% идет на полезную работу, а 55% тратится впустую на обогрев атмосферы, двигателя и т.д.).
3) Если проследить историю развития тепловых машин, современные машины имеют достаточно высокий КПД.
Заглянем в историю.
Первые тепловые двигатели были построены в конце 18 века – это были тепловые машины.
Сообщение учащихся: «Первые паровые машины. Паровые машины Джеймса Уатта».
Учитель: Пропагандируя использование паровых машин, Джеймс Уатт тем не менее был противником их использования на транспорте. Но прогресс нельзя остановить. В 1770 году Ж. Кюньо построил первую самодвижущуюся тележку …
Сообщение учащихся: «Изобретение автомобиля».
Учитель: Следующий этап в развитии техники был связан с изобретением …
Загадка: Железные избушки держатся друг за дружку. Одна с трубой тянет всех за собой? (Поезд).
Сообщение учащихся: «Изобретение паровоза».
Учитель: В современных тепловозах и автомобилях применяются ДВС. Первый ДВС изобрел француз Э. Ленуар, КПД=3%. Спустя 18 лет немецкий изобретатель Н. Отто создал ДВС, который работал по четырехтактной схеме.
4) ДВС.
? Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?
Учитель: Свое название он получил из-за того, что топливо в нем сжигалось не снаружи, а внутри цилиндра двигателя.
Сообщение учащихся: видео зарисовка учащихся – современные ДВС.
Учитель: Теперь познакомимся с устройством и принципом действия ДВС (используя модель или видеофрагмент).
? Из каких основных частей состоит простейший ДВС?
? Как называется каждый такт ДВС?
? Опишите принцип действия четырехтактного ДВС (используя модель)?
Рисунок 3.
5) Учитель: при использовании тепловых машин остро встает вопрос загрязнения окружающей среды. При сжигании топлива в атмосферу попадает очень много вредных выбросов. К ним можно отнести СО2 , СО, различные виды сернистых соединений, а так соединения тяжелых металлов.
Сообщение учащихся: Практическая работа по определению уровня загрязнения в районе школы.
Учитель: Большую часть механической и электрической энергии вырабатывают тепловые двигатели. Пока равноценной замены им нет. В то же время тепловые двигатели оказывают отрицательное влияние на окружающую среду и условия существования человека на Земле.
Что бы вы предложили для решения проблемы загрязнения окружающей среды тепловыми двигателями?
3. Домашнее задание.
Написать сочинение «Тепловые двигатели будущего».