8 класс Іштен жанатын ?оз?алт?ыштар

Күні: 28.11.2016ж
Пәні: физика
Сынып: 8 «б»
Сабақтың тақырыбы: Жылу қозғалтқыштары. Жылу қозғалтқыштарының жұмыс істеу
принципі.Жылу қозғалтқыштарының ПЭК-і.
Сабақтың мақсаты: а) оқушыларға жылу қозғалтқыштарының түрлері, құрылысы, жүмыс
істеу принципі және олардың пайдасы мен зияны жөнінде түсінік беру;
б) оқушылардың өз бетінше іздену, жұмыс істеу және танымдық
қабілеттерін дамытып қалыптастыру;
Тәрбиелік мақсаты: оқушылардың дүниеге ғылыми көзқарасын қалыптастырып, пәнге
деген қызығушылығын ояту;
Сабақтың типі: жаңа сабақ
Сабақтың түрі: семинар сабағы.
Сабақтың көрнекілігі: мультимедиалық көріністер, 4-тактілі қозғалтқыш моделі.
Сабақ барысы:
І. Ұйымдастыру.
ІІ. Өтілген тақырыпты қайталау:Тест тапсырмалары

ІІІ.Сабақтың мазмұны: Біздің эрамызға дейінгі 3-ғасырда,осыдан 2000 жылдан аса уақыт бұрын алғаш жылу қозғалтқышын ежелгі грек ойшылы-механигі Архимед ойлап тапқанын итальян ғалымы Леонардо да Винчи өз еңбектерінде жазып қалдырған. Архимедтің мыстан жасалған зеңбірегінің құбыры отпен жоғары температураға дейін қыздырылып, оған су құйылады, су буға айналып температураның артуынан будың көлемі күрт артып, зеңбіректегі болат шарды атып шығарады. Бұл алғаш жылу қозғалтқышында будың ішкі энергиясы болат шардың механикалық энергиясына түрленеді.
Ал бүгінгі сабағымызда біз қазіргі таңдағы жылу қозғалтқыштарының жетілдірілген түрлерімен, олардың құрылысымен, жұмыс істеу принципімен, халық шаруашылығында қолданылуымен танысып, олардың пайдасы мен зияны жөнінде әңгімелекпіз. Сіздердің назарларыңызға әр саладағы мамандарымыздың дайындап келген мәліметтерін ұсынамыз, олардың тақырыбы мынадай:
1.Жылу қозғалтқыштарының ашылу тарихы. 18 ғасырда саяси революциямен қатар жүрген өндірістегі экономикалық революция қолөнер өндірісін завод-фабрикалармен ығыстырды.Фабрикаларға энергия көзі қажет болды, сол мақсатта алғашқы бу машиналары ойлап шығарылды, олар
1690 жылы – француз технигі Д.Папен алғашқы бу машинасын ойлап тапты, ол құрылысы жағынан өте қарапайым еді.
1711 жылы – Т.Ньюкомен өзінің көмекшісі Коулимен біргешахтадан су тартып шығаруға арналған бу машинасын жасады, ол едеуір кемшіліктеріне қарамастан өндірісте 90-жылдай пайдаланылды.
1763-1766жылы – орыс технигі И.И.Ползунов бу машинасының жетілдірілген түрін жасап шықты.
1784жылы– ағылшын ғалымы Дж.Уаттың жасаған жетілдірілген бу машинасы кеңінен қолданыла бастады.
19 ғасырда сауда-саттық пен өндірістің дамуына байланысты жаңа тасымалдаушы көлікке сұраныс пайда болды.Сол мақсатта өндіріс пен транспортта кеңінен қолдануға болатын әмбебап қозғалтқыштар ойлап шығарылды, олар
1863жылы – Н.Отто бензин мен ауаның қоспасымен жұмыс істейтін алғашқы поршенді қолдан тұтанатын авиациалық мотордың үлгісін жасады.
1871жылы – К.Линде салқындатқыш машинасын ойлап тапты.
1897жылы – неміс технигі Р.Дизель өзі тұтанатын іштен жану қозғалтқышын жасап шықты.
Сонымен, біз қазіргі өмірімізді жылу қозғалтқышынсыз елестете алмаймыз, олар бізге арзан электр энергиясын өндіріп береді, жұмысымызды жеңілдетеді және жылдам көлік түрі болып табылады.
2.Іштен жану қозғалтқышы
Жылу қозғалтқыштарының кең тараған түрі – карбюраторлы іштен жану қозғалтқышы, оның бұлай аталатын себебі жанғыш қоспа цилиндрдің ішінде тікелей жанады.Енді карбюраторлы іштен жану қозғалтқышының құрылысын қарастырайық: поршень, цилиндр, шатун мен кривошип, иінді білік, маховик, қақпақшалар және тұтандырғыш шам.
Қозғалтқыштағы бір жұмыс циклі - поршеннің төрт жүрісі немесе төрт тактісінің ішінде жүзеге асырылады, сондықтан мұндай қозғалтқыштар төрт тактілі деп аталады. Поршень жоғарғы шеткі орыннан төмен қарай қозғалады,оның үстіндегі көлемнің үлғаюынан ауа сирейді. Осы кезде 1 қақпақша ашылып, цилиндрдің ішіне жанғыш қоспа сорылады.Цилиндр жанғыш қоспаға толған соң қақпақша жабылады. Әрі қарай поршень жоғары қозғалып, жанғыш қоспа сығылады да цилиндрдің ішіндегі қысым 10·106 Па-ға жетіп, ол температураның 16000 -18000 С-ға дейін жоғарылуын тудырады.Екінші тактінің соңында тұтандырғыш шамда ұшқын көрінеді де, жанғыш қоспа от алып, тез жанады.
Келесі тактідіе қоспа жанғанда пайда болған жоғары температура мен қысымдағы газдар поршенге қысым күшін түсіріп, оны төмен қарай қозғайды,ол шатун мен кривошиптің көмегімен маховик пен иінді білікті қозғалысқа келтіреді.Бұл тактіде қозғалтқыш пайдалы жұмыс атқаратындықтан оны жұмыстық жүріс деп атайды.
Үшінші тактінің соңында поршень төменгі шеткі нүктеге келген кезде шығару 2 қақпақшасы ашылады,күшті түрткі алған маховик инерциясымен әрі қарай айналып, поршенді жоғары қарай қозғайды,шығару қақпақшасы арқылы газ сыртқа шығарылады.Осыдан кейін процесс қайталанып жалғаса береді. Қозғалтқыш үздіксіз жұмыс істеуі үшін оның білігін арнайы электр қозғалтқыш – стартер арқылы айналдырады.
Автокөліктерде көбінесе төрт цилиндрлі іштен жану қозғалтқышы пайдаланылады, цилиндрлердің жұмысы – олардағы жұмыстық жүріс бірінен кейін бірі орындалатындай болып атқарылады.
Жетістіктері: Кемшіліктері:
1.Массасы жеңіл; 1.Жоғары сапалы отын қажет етеді;
2.Өте компактылы; 2.Құрылымы күрделі;
3.Пайдалы әсер коэффициенті (25-30%) 3.Иіннің айналу жылдамдығы жоғары;
4.Улы газдар;
5.Шу.
3.Дизель қозғалтқышы
Қозғалтқыштардың ішіндегі ең үнемдісі – төрт тактілі дизель қозғалтқышы, ол сұйық отынның арзан түрлерімен жұмыс істейді.оның жұмысының карбюраторлы қозғалтқыштан ерекшелігі: сору тактісі барысында цилиндрге жанғыш қоспаның орнына атмосфералық ауа сорылады. Екінші такті барысында цилиндрдегі ауа тез адибаталық жолмен сығылады, бұл ауаның темпертурасының 700-10000с –ға дейін артуына әкеліп соқтырады. Сығылған және қызған ауаға форсунка (бүркігіш) арқылы дизельдік отын бүркіледі, ол тез от алып біршама ұзақ жанады.Дизель қозғалтқышында тұтандырғыш шам болмайды. Әрі қарай жұмыстық жүріс, шығару тактісі
Жетістіктері: Кемшіліктері:
1.Ауаға улы заттардың бөлінуі 2/3-ге аз; 1.Қыстың күні іске қосылуы температураға тәуелді;
2.Қолданылатын отын түрі арзан; 2.Қоректендіру жүйесін қайта жөндеу күрделі;
3.Қолданылу мерзімі біршама ұзақ; 3.Жұмыс кезінде шуыл.
4.Қарапайым құрылғы. 4.Көлемі жағынан үлкен.
5.П.Ә.К-і біршама жоғары 35-40% 5.Улы газдар бөледі.
4.Бу турбинасы
Электр энергиясын жылу және атом станцияларында өндірілетін бәрімізге белгілі. Олардың генераторлары бу немесе жоғары температураға дейін қыздырылған газ арқылы қозғалтқыш білігін поршеннің, шатунның және иінді біліктің жәрдемінсіз тікелей айналдырады.
Қарапайым бу турбинасының негізгі бөліктері – ротор, ол білікке айнала орналасқан қалақшалар бекітілген дискіден тұрады. Бу қазанынан арнайы каналдар (түтіктер) арқылы үлкен жылдамдықпен берілген бу қалақшаларға түсіп, дискіні айналдырады.
Газ турбинасы болашағы зор қозғалтқыш – онда бу турбинасы мен іштен жану қозғалтқыштарының құнды жақтары біріктірілген, онда жану камерасында отын жанған кезде пайда болатын өте қатты қызған (1500 – 20000С) газ турбинасының қалақшаларына бағытталып, оларды айналдырады. Газ турбиналарында иінді-шатунды механизм мен бу қазандығының жоқтығы оларды жылу және атом электр станцияларында электр энергиясын өндіруде, көліктерде қолдануға мүмкіндік береді.
Жетістіктері
Жылдам айналғыштығы;
Ықшамдылығы;
Қуаттылығы;
П.Ә.К.-нің жоғары-лығы – 40 %.
Кемшіліктері
Инерциялығы,яғни турбинаны қосу немесе тоқтату үшін біршама уақыт қажет;
Айналу жылдамдығын реттеу мүмкіншілігі-нің жоқтығы;
Кері жүрістің жоқтығы.
5.Реактивті қозғалтқыш
Ғылымда реактивті қозғалыс деп дененің бір бөлігінің одан бөлінгенде қалған бөлігінің қозғалысын айтады.
Реактивті жылу қозғалтқышында жану камерасында жанармай жанғанда пайда болатын газ камера қабырғаларына үлкен күшпен әрекет етеді. Осы камераның бір шетінде орналасқан тесік-сопло арқылы газ үлкен жылдамдықпен сыртқа ұмтылады, сыртқа шыққан газ ағыны реактивті тартқыш күшін тудырады, яғни ұшақты, көлікті алға қарай қозғалысқа келтіреді. Реактивті қозғалтқыштар қазіргі таңда космосты игеру мақсатында кеңінен қолданылуда. Сонымен қатар олар метеорологиялық мақсатта және түрлі радиустағы әскери ракеталарда қолданылады.
6. Жылу қозғалтқышының п.ә.к.-і
Жылу машинасының тиімділігін сипаттау үшін жылу машинасының пайдалы әсер коэффициенті деген ұғым енгізіледі.
Машинаның пайдалы әсер коэффициенті істелген жұмыстың қыздырғыштан алынған жылу мөлшеріне қатынасына тең:
η=
Ол жанған отыннан бөлінген энергияның қанша бөлігі пайдалы жұмысты құрайтынын көрсетеді. Энергияның бұл бөлігі көп болған сайын қозғалтқыш соғұрлым тиімді болады. Жаңа өздеріңіз байқадыңыздар, бүгінгі таңдағы пайдаланып жүрген қозғалтқыштардың п.ә.к-і 50%-ға жетпейді екен, себебі отын жанған кездегі энергияның жартысынан көбі қозғалтқыштың тетіктерінің арасындағы, жол мен доңғалақтың арасындағы үйкелісті жеңуге жұмсалады, ал біразы газбен сыртқа шығарылады.Сондықтан алдыңғы ойлы өнертапқыштардың алдында п.ә.к.-ін қалай арттыру мәселесі тұрды, соның бірі француз ғалымы Сади Карно болды.
7. Жылу қозғалтқышы және адам ағзасы
Отын түрлеріне калий йодын тамызу арқылы оның құрамында қорғасын қосылыстарының бар-жоғын анықтауға болады. Зерттеулер жоғары октанды бензинде қорғасын қосылыстарының бар екендігін көрсетті. Ал қорғасын тұзын нәуызға тамызғанда, ыдыстың түбіне нәруыз шөгінді болып тұнатыны байқалады, бұл денатурация, яғни нәруыз молекулаларының бұзылуы деген сөз. Ал адам ағзасы тұтастай нәруыздан тұратынын білесіздер, ендеше жоғары октанды бензинмен жұмыс жасайтын жылу қозғалтқыштарының бөліп шығаратын түтіндерінің құрамындағы қорғасын қосылыстары адам ағзасын ыдыратып, зат алмасу процесін бұзады, жас баланың ақыл-есінің нашар дамуына, мидың түрлі ауруына әкеліп соқтырады. Түтін құрамындағы күкірт пен азот тотықтары тыныс алу мүшелері арқылы өкпеге өтіп, қандағы гемоглобинмен әрекеттесіп, қанда оттегінің азаюына, оның жетіспеушілігне әкеледі, тыныс алу жолдарының ауруын, аллергия ауруын қоздырады. Цилиндрде бензин толық жанбаса бензопирен деген улы қосылыс түзіледі, ол онкологиялық ауруларды қоздырады.
Автомобильдердің бөліп шығаратын улы газдары мен қосылыстарын азайту үшін:
1. Көшеде машиналардың жол қиылысында тығындалып қалмай,бірқалыпты қозғалуы қажет, ол үшін бағдаршамдардың маңызы зор. Тығында оталып тұрған машиналар отынды бос жағып, ауаны улы газдармен ластайды.
Қалада машиналар 60 км/сағ жылдамдықпен қозғалулары қажет, дәл осы жылдамдықта қозғалтқыштан улы газдар аз бөлінеді.
Ауыр жүк машиналарының қала көшелерімен жүруіне тыйым салып, қала сыртындағы жолдармен жүрулері қажет.
Әрбір автомобиль жүргізуші үлкен жауапкершілікпен өз машинасының «түтіндеуіне» жол бермей, қозғалтқышын дер кезінде қарап, ақауын жөндеп отырулары керек. Егер қазіргі таңда есептегі бар машиналардың оталу және қоректендіру жүйелері дұрыс реттелген болса, улы газдардың атмосфераға бөлінуі 5-6 есе азаяр еді.
5.Нашар үрілген доңғалақ оның тез тозуына ғана емес, үйкелістің артуынан жанармайдың көп жағылуына әкеліп соқтырады.
9. Жылу қозғалтқыштарынан туындайтын экологиялық мәселелер
Қазақстанда экологиялық жағынан өте лас қалаларға Риддер, Өскемен, Ақтөбе, Алматы қалалары жатады. Жылу машиналарында отынды жағу кезінде оттегінің көп мөлшерін қажет етеді, нәтижесінде ауадағы оттегінің мөлшері жылдан-жылға біртіндеп азайып келеді деген сөз. Мысалы: бір ғана реактивті лайнер 5 сағат ұшқанда 45 т оттегіні пайдаланады екен. Отын жанғанда пайда болатын көмірқышқыл газы «жылы жай эффектісін» тудырып атмосферадағы жылулық балансты бұзып, ауа-райының өзгеруіне, ауаның температурасының артуына, мәңгі мұздардың еріп, жер бетін топан су алу қаупін тудыруда.
Қуатты электр станцияларының өзенге тастаған қалдықтары ағын судың температурасын 50с-ға арттырып, олардағы флора мен фаунаның өзгерісін тудыруда.
Өндіріс кәсіпорындары мен жылу электр станцияларының оттықтарындағы отын ешқашан толық жанып кетпейді, сондықтан ауаны күлмен, күйемен ластайды, олардың құрамындағы азот пен күкірт оксидтері ауадағы ылғалмен қосылып, азот пен күкірт қышқылын түзеді, соның нәтижесінде қышқыл жаңбырлар жауады. Ол ауа мен суды, жерді ластап – орманның жойылуына, балықтар санының азаюына, ауылшаруашылық дақылдары түсімінің төмендеуіне әкеліп соқтырады.
Қорытынды: Мұғалім сонымен жылу қозғалтқыштары бағымыз ба, сорымыз ба? Бірақ адамзат өзінің іс-әрекетінде машинаны пайдаланудан бас тарта алмайды. Сондықтан жылу машиналарын қолданудың көлеңке жақтарының зардаптарымен күресудің қажеттілігі туып отыр.
Жер бетіндегі өмір әрбір адамнан өз ісіне үлкен жауапкершілікпен қарауды, табиғатпен үйлесімді өмір сүріп, оны қорғауды талап етеді.
ІV. Сабақты қорытындылап, оқушыларды бағалау.
V. Үйге тапсырма:§23-24 мазмұнда
Жылу қозғалтқыштардың пайдасы мен зияны, мәселелерді шешудің жолы.