КПД теплового двигателя. (8 класс)

План конспект урока физики в 8 классе на тему:
«коэффициент полезного действия теплового двигателя»

Цель: Обеспечить усвоение понятия КПД.
Задачи:
Обучающая: Ознакомить учащихся с КПД теплового двигателя, формулой КПД;
Развивающая: Развитие самоанализа и интереса к изучаемому предмету;
Воспитательная: Воспитание любознательности и научно-познавательной деятельности, коммуникативных качеств личности.
План урока:
Организационный момент.
Организация познавательной деятельности учащихся.
- Проверка знаний учащихся по пройденному материалу;
- Сообщение темы, цели и задач урока;
- Изучение нового материала;
- Закрепление изученного материала.
3. Рефлексивно-оценочный этап.
4. Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания.
Ход урока.
1. Организационный момент (3-5 минут).
Приветствие учащихся, заполнение журнала, проверка готовности учащихся.
2. Организация познавательной деятельности учащихся (20-25 минут).
Сообщение темы, цели и задач урока
Проверка ранее изученной темы:
Опрос учащихся по ранее изученному параграфу + формулы.
Изучение нового материала:
Как видно из принципа действия всех тепловых двигателей, рабочее тело, получая некоторое количество теплоты Q1 от нагревателя, часть этого количества теплоты Q2 отдает холодильнику. Поэтому на совершение механической работы газом или паром при их расширении идет лишь оставшаяся внутренняя энергия, т.е. A = Q1 –Q 2
Для характеристики эффективности тепловой машины по превращению внутренней энергии в механическую вводится коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины. Он обозначается буквой :
КПД () машины равен отношению совершенной работы к количеству теплоты, полученной от нагревателя:μ=Q1-Q2Q1=AполQ1Он показывает, какую часть от энергии, выделенной топливом, составляет полезная работа. Чем больше эта часть энергии, тем двигатель экономичнее. КПД двигателя всегда меньше единицы, т.е. меньше 100%.
В термодинамике доказывается, что при идеальном процессе превращения внутренней энергии в механическую и при отсутствии тепловых потерь максимальный КПД машины был бы равен:
μмакс=T1-T2T1где Т1 — максимальная температура рабочего тела (газа, пара); Т2 — минимальная температура холодильника или отработанных продуктов горения.
Из этой формулы следует, что более высокого КПД при данных значениях температур получить невозможно. Для увеличения КПД тепловых машин необходимо лишь стремиться к повышению температуры нагревателя и к понижению температуры холодильника. При этом ищут пути повышения жаростойкости и жаропрочности материалов для изготовления двигателей, уменьшения трения деталей машины, уменьшения теплопередачи окружающему воздуху и т.д.
Значение тепловых двигателей в народном хозяйстве исключительно велико. В осуществлении энергетического обеспечения развития всех отраслей народного хозяйства важную роль играют тепловые электростанции. На них широко используются паровые и газовые турбины для вращения роторов генераторов. Паровые турбины устанавливают также на атомных электростанциях, где для получения пара высокой температуры используется энергия атомных ядер.
Закрепление пройденного материала:
Можно ли теплоту, полученную рабочим телом от нагревателя, полностью преобразовать в механическую энергию? Почему?
Что называется КПД теплового двигателя? Каковы пути его повышения?
Почему КПД теплового двигателя принципиально не может быть 100%?
К каким отрицательным последствиям для окружающей среды приводит широкое использование тепловых машин в энергетике и на транспорте?
Каковы пути уменьшения отрицательного влияния тепловых машин на окружающую среду?
Решение задач:
Относится ли огнестрельное оружие к тепловым двигателям?
Можно ли понизить температуру воздуха в помещении, если открыть дверцу включенного в электросеть бытового холодильника?
Коэффициент полезного действия двигателя внутреннего сгорания равен 25%. Что это означает?
Какое количество бензина израсходуется в двигателе внутреннего сгорания, который приводит в движение насос, вытягивающий 4 т нефти с глубины 1500 м? КПД двигателя 30%.
Каков КПД паровой турбины, если пар поступает в турбину с температурой 480°С, а оставляет ее при температуре 30°С?
Влияют ли климатические условия на работу двигателя внутреннего сгорания?
3. Рефлексивно-оценочный этап (3-5 минут).
Сообщение учащимися о полученных оценках, с рабочими комментариями, делается замечания об их работе на уроке.
4. Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания (3-5 минут).
Подводятся итоги урока, задается задание на дом: §стр. 97-101