Презентация к уроку Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя

Истина – это то, что выдерживает проверку опытом.А. Эйнштейн Кроссворд Один из способов изменения внутренней энергии телаИсточник энергии, используемый в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в бытуКинетическая, потенциальная, внутренняя Дерево даешь – съедает, от воды – умирает От этой величины зависит скорость движения молекул Единица измерения мощности Процесс соединения молекул горючего с кислородом, при котором выделяется энергия Единица измерения энергии Один из видов теплопередачи Кроссворд т е п л о п е р е д а ч а т о п л и в о э н е р г и я 0 г о н ь т е м п е р а т у р а В а т т г о р е н и е Д ж о у л ь и з л у ч е н и е Один из способов изменения внутренней энергии тела (теплопередача).Источник энергии, используемый в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту (топливо).Кинетическая, потенциальная, внутренняя (энергия).Дерево даешь – съедает, от воды – умирает (огонь).От этой величины зависит скорость движения молекул (температура).Единица измерения мощности (Ватт).Процесс соединения молекул горючего с кислородом, при котором выделяется энергия (горение).Единица измерения энергии (Джоуль).Один из видов теплопередачи (излучение). Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя Пустотина Е.А. преподаватель физики Чернышевский филиал ГПОУ «ШМЛ» Цели урока Цели урока.обучающая:- формирование понятий и представлений о тепловом двигателе, его видах, принципе действия двигателя внутреннего сгорания, КПД теплового двигателя.- ознакомить с влиянием тепловых двигателей на окружающую среду и способах борьбы с отрицательным влиянием;воспитывающая:- воспитывать интерес к предмету, умение видеть экологические проблемы, связанные с развитием техники.развивающая:- развивать логическое мышление, память, способности находить оптимальный путь выполнения поставленной задачи; умения правильно объяснять физические понятия и явления; содействовать развитию у учащихся умения самостоятельного приобретения знаний.  Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию. Джеймс Уатт В 1782 году Уатт создал первую универсальную паровую машину двойного действия. Пар поступал в цилиндр попеременно то с одной стороны поршня, то с другой. Поршень совершал и рабочий и обратный ход с помощью пара, чего не было в прежних машинах. Он использовал тяжелый маховик, центробежный регулятор скорости, дисковый клапан и манометр для измерения давления пара. Паровая машина Уатта стала изобретением века, положившем начало к промышленной революции. классификация тепловых двигателей. паровая машинадвигатель внутреннего сгоранияпаровая и газовая турбиныреактивный двигатель История изобретения паровых машин Первым механическим двигателем, нашедшим практическое применение, была паровая машина. Вначале она использовалась в заводском производстве, а затем ее стали устанавливать на паровозах, пароходах, автомобилях и тракторах. Паровая машина Дэни Папена В 1698 году он построил паровую машину, используя пороховой двигатель, заменив порох водой. Томас Ньюкомен и его паровая машина Пар из котла поступал в основание цилиндра и поднимал поршень вверх. При впрыскивании в цилиндр холодной воды пар конденсировался и под воздействием атмосферного давления поршень опускался вниз. После этого цикл повторялся. Машина Ньюкомена оказалась на редкость удачной и использовалась по всей Европе более 50 лет. История изобретения турбин В основе действия паровой турбины лежат два принципа создания усилия на роторе, известные с давних времен, реактивный и активный. В машине Бранке, построенной в 1629 году, струя пара приводила в движение колесо, напоминающее колесо водяной мельницы. Паровая турбина Лаваля представляет собой колесо с лопатками. Пар под большим давлением вырывается из трубы (сопла), давит на лопатки и раскручивает колесо. Паровая турбина Парсонса Парсонс соединил паровую турбину с генератором электрической энергии. С помощью турбины стало возможно вырабатывать электричество, и это повысило интерес общества к тепловым турбинам. В результате 15-летних изысканий он создал наиболее совершенную по тем временам реактивную турбину. Паровозы Стефенсона и Черепановых Паровозы Черепановых Первый паровоз был построен Мироном и Ефимом Черепановыми в 1834 году Нижнетагильском заводе. Испытания паровоза начались в августе 1834 года. Имеются сведения о том, что в 1833 году Мирон Черепанов побывал в Великобритании и увидел там паровоз Стефенсона«Ракета». Первое судно с паротурбинным двигателем – «Турбиния», - построенное Парсонсом в 1894 году развивало скорость около 59 км/час. С 1900 года турбины начали устанавливать на миноносцах, а после 1906 года все большие военные корабли оснащались турбинными двигателями. Устройство паровоза Паровоз состоит из трёх основных частей: котла, паровой машины и экипажной части. Кроме того, в состав паровоза включается тендер — специальный вагон, где хранятся запасы воды и топлива. Если же вода и топливо хранятся на самом паровозе, то тогда его называют танк-паровозом. Первый паровоз, двигавшийся по рельсам был создан в 1804 году Тревитиком. Первая железная дорога, открытая в 1825 году между Стоктоном и Дарлингтоном, обслуживалась паровозами Стефенсона. Этот паровоз стал прообразом для всех дальнейших разработок паровозов. Паровая турбина. В современной технике так же широко применяют и другой тип теплового двигателя. В нём пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. Такие двигатели называют турбинами.ПАРОВАЯ ТУРБИНА, турбина, преобразующая тепловую энергию водяного пара в механическую работу. Подразделяются на стационарные (напр., на теплоэлектростанции) и транспортные (судовые). Выполняются одно- и многокорпусными (обычно не более 4 корпусов), одновальными (валы всех корпусов на одной оси) и с параллельным расположением 2-3 валов. В Российской Федерации строят паровые турбины мощностью от нескольких кВт до 1200 МВт.В современных турбинах, для увеличения мощности применяют не один, а несколько дисков, насажанных на общий вал. Турбины применяют на тепловых электростанциях и на кораблях. Ракетный двигатель РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, реактивный двигатель, не использующий для работы окружающую среду (воздух, воду). Распространены химические ракетные двигатели (разрабатывают и испытывают электрические, ядерные и другие ракетные двигатели). Простейший ракетный двигатель работает на сжатом газе. По назначению различают разгонные, тормозные, управляющие и др. Применяют на ракетах (отсюда название), самолетах и др. Основной двигатель в космонавтике. Структура теплового двигателя и формула КПД. Тепловой двигатель состоит из нагревателя (устройства, где сгорает топливо), рабочего тела и холодильника. Газ или пар, который является рабочим телом, получает от нагревателя некоторое количество теплоты (Q1). Рабочее тело, нагреваясь, расширяется и совершает работу (Ап) за счет своей внутренней энергии. Часть энергии (Q2) передается холодильнику вместе с отработанным паром или выхлопными газами. Большая часть энергии топлива не используется полезно, а теряется в окружающем пространстве. НАГРЕВАТЕЛЬ (Т1) РАБОЧЕЕ ТЕЛА ХОЛОДИЛЬНИК (Т2) Q1 Q2 A* A*=Q1 – Q2 КПД Паровой двигатель – 8%Паровая турбина – 40%Газовая турбина – 25-30%Двигатель внутреннего сгорания – 18-24%Дизельный двигатель – 40– 44%Реактивный двигатель – 25% Сравните значения Q1 и Q2.  Значит, Ап = Q1 – Q2 и Q2 < Q1) КПД всегда меньше 1, а если его выразить в процентах, то меньше 100%. Устройство двигателя внутреннего сгорания Первый такт – ВПУСК. Второй такт – СЖАТИЕ.Третий такт – РАБОЧИЙ ХОД. Четвертый такт – ВЫПУСК. Экологические последствия работы тепловых двигателей. Какие машины называют тепловыми двигателями?Какие виды тепловых двигателей вы знаете?Что является нагревателем двигателя внутреннего сгорания?Что является холодильником двигателя внутреннего сгорания?Из скольких тактов состоит цикл двигателя внутреннего сгорания? Рефлексия На уроке я работал активно / пассивно Своей работой на уроке я доволен / не доволен Урок для меня показался коротким / длинным За урок я не устал / устал Мое настроение стало лучше / стало хуже Материал урока мне был понятен / не понятенполезен / бесполезенинтересен / скучен Домашнее задание мне кажется легким / трудныминтересно / не интересно Ответы подчеркнуть Домашнее задание:1. подготовить сообщение или презентацию на тему «Глобальные проблемы человечества»2. решить задачу Тепловой двигатель совершает за цикл работу 100Дж. Какое количество теплоты получено при этом от нагревателя, если КПД равен 20% С момента, когда была построена первая паровая машина, до настоящего времени прошло более 240 лет. За это время тепловые машины сильно изменили содержание жизнь человека. Именно применение этих машин позволило человечеству шагнуть в космос, раскрыть тайны морских глубин.