Открытый урок физики по теме: Тепловые двигатели. Охрана окружающей среды.

Тепловой двигатель - это устройство, в котором внутренняя энергия топлива превращается в механическую. Примеры тепловых двигателей: Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) а) карбюраторный двигатель б) дизельный двигатель в) реактивный двигательПаровые и газовые турбины. Что такое тепловой двигатель? Первые тепловые двигатели Кто и когда изобрёл?Деви Папин – английский физик, один из изобретателей парового двигателя.1680г. –Изобрёл паровой котёл1681г. – Снабдил его предохранительным клапаном1690г. – Первым использовал пар для поднятия поршня и описал замкнутый термодинамический цикл парового двигателя.1707г. – Представил описание своего двигателя Кто и когда построил? Конец 18 века – построены первые паровые машины.1774 год – английским изобретателем Джеймсом Уаттом построена первая универсальная паровая машина.С 1775 по 1785 г. – фирмой Уатта построено 56 паровых машин.С 1785 по 1795г. – той же фирмой поставлено уже 144 такие машины. Первый паровой автомобиль 1770г.Жан Кюньо – французский инженер, построил первую самодвижущуюся тележку, предназначенную для передвижения артиллерийских орудий «Младший брат» - паровоз 1803г. –Английский изобретатель Ричард Тревитик сконструировал первый паровоз.Через 5 лет Тревитик построил новый паровоз.он развивал скорость до 30 км/ч1816г. – Не имея поддержки, Тревитик разорился и уехал в Южную Америку Тепловые двигатели могут быть устроеныразличным образом, но в любом тепловомдвигателе должно быть рабочее тело, которое в рабочей части двигателя совершает механическую работу, нагреватель,где рабочее тело получает энергию ихолодильник отбирающий у рабочего телатепло. Рабочим телом может быть водяной пар или газ. Рабочеетело Q1 Q2 Нагреватель Т1 Холодильник Т2 Основные части теплового двигателя. A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 Карбюраторный, четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Первый такт. Всасыванье. Поршень движется вниз из крайнего верхнего положения и впускной клапан открыт. При опускании поршня через этот клапан в камеру сгорания всасывается горючая смесь – пары бензина с воздухом. В конце такта первый клапан закрывается , второй закрыт. Второй такт. Сжатие. Поршень начинает подниматься вверх, сжимая горючую смесь. Незадолго до того как поршень придет в крайнее верхнее положение, в запальной свече проскакивает искра, и горючая смесь воспламеняется. Третий такт. Рабочий ход. У газообразных продуктов сгорания температура достигает1600-1800 ْ С , а давление соответственно 1-10 МПа. Эти газы с большой силой давят на поршень, который опускается вниз и с помощью шатуна и кривошипа приводит во вращение коленчатый вал. Четвертый такт. Выхлоп. В конце рабочего хода , когда поршень приходит в крайнее нижнее положение, открывается выхлопной клапан. Поршень , поднимаясь вверх, выталкивает отработавшие газы в атмосферу. После этого начинается снова первый такт- всасывание горючей смеси. КПД теплового двигателя (машины) Коэффициентом полезного действия теплового двигателя (КПД) называется отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя: Коэффициент полезного действия любого теплового двигателя меньше единицы и выражается в процентах. Невозможность превращения всего количества теплоты, полученного от нагревателя, в механическую работу является платой за необходимость организации циклического процесса и следует из второго закона термодинамики. Что это такое? Цикл Карно. КПД идеального теплового двигателя Наибольшим КПД при заданных температурах нагревателя Tнагр и холодильника Tхол обладает тепловой двигатель, где рабочее тело расширяется и сжимается по циклу Карно график которого состоит из двух изотерм (2–3 и 4–1) и двух адиабат (3–4 и 1–2). Коэффициент полезногодействия некоторых тепловыхмашин. Карбюраторный двигатель 25%Дизельный двигатель 38%Реактивный двигатель 30%Паровая турбина 25%Газовая турбина 55% Преимущества теплового двигателяЭлектростанцииАвтотранспортСельское хозяйствоПромышленностьБыт Недостатки теплового двигателяВывод оборота земель с/х назначенияПовышение температуры атмосферы ЗемлиГибель озонового слояУхудшение прозрачности атмосферыРазливы нефти в воды мирового океанаВыбросы канцерогенов Экологические последствия работы тепловых двигателей Интенсивное использование тепловых машин на транспорте и в энергетике (тепловые и атомные электростанции) ощутимо влияет на биосферу Земли. Хотя о механизмах влияния жизнедеятельности человека на климат Земли идут научные споры, многие ученые отмечают факторы, благодаря которым может происходить такое влияние: Парниковый эффект – повышение концентрации углекислого газа (продукт сгорания в нагревателях тепловых машин) в атмосфере. Углекислый газ пропускает видимое и ультрафиолетовое излучение Солнца, но поглощает инфракрасное излучение, идущее в космос от Земли. Это приводит к повышению температуры нижних слоев атмосферы, усилению ураганных ветров и глобальному таянию льдов. Прямое влияние ядовитых выхлопных газов на живую природу (канцерогены, смог, кислотные дожди от побочных продуктов сгорания). Разрушение озонового слоя при полетах самолетов и запусках ракет. Озон верхних слоев атмосферы защищает все живое на Земле от избыточного ультрафиолетового излучения Солнца. Экологические последствия работы тепловых двигателей I – вариант- Б- Г- Б- А- В- Г- Б7 – «5»6 – «4»5-4 – «3» II – вариант- А- Г- В- Б- Б- А- В Что называется тепловым двигателем?Виды тепловых двигателейЧто такое КПД теплового двигателя?Научился рассчитывать КПД теплового двигателяКПД реального теплового двигателяВлияние теплового двигателя на окружающую средуДостоинства и недостатки теплового двигателя Домашнее задание. Определить пути повышения КПД.Предложить альтернативные виды топлива для ДВС.