Презентация по физике на тему «Коэффициент полезного действия (КПД) тепловых двигателей» (10 класс)

• 1 слайд

  Тема: Коэффициент полезного действия (КПД) тепловых двигателей
  
  
  
  
  
  

• 2 слайд

  Развитие техники зависит от умения использовать громадные запасы внутренней энергии. Использовать эту энергию - это значит совершать за ее счет полезную работу. Рассмотрим источники, которые совершают работу за счет внутренней энергии.
  

• 3 слайд

  Тепловой двигатель
  - устройство, преобразующее
  внутреннюю энергию топлива
  в механическую
  энергию
  

• 4 слайд

  Вся ли тепловая энергия превращается в тепловых двигателях в механическую энергию?
  
  Любой тепловой двигатель превращает в механическую энергию только часть той энергии, которая выделяется топливом.
  
  Для характеристики экономичности различных двигателей введено понятие КПД (коэффициент полезного действия) двигателя.
  
  
  
  

• 5 слайд

  Основные части
  теплового
  двигателя
  Нагреватель
  рабочее
  тело
  холодильник
  Передает количество теплоты Q1 рабочему телу
  Q1
  Q2
  Совершает работу:
  Потребляет часть полученного количества теплоты Q2
  
  

• 6 слайд

  КПД замкнутого цикла
  Q1 – количество теплоты полученное от нагревания Q1>Q2
  
  Q2 - количество теплоты отданное холодильнику
  Q 2<Q 1
  
  
  A’ = Q 1- |Q 2| - работа совершаемая двигателем за цикл η < 1
  

• 7 слайд

  Цикл C. Карно
  T1 – температура нагревания
  
  Т2 – температура холодильника
  

• 8 слайд

  Паровой
  двигатель
  
  Паровая
  турбина
  Двигатель
  внутреннего
  сгорания
  Дизельный
  двигатель
  Газовая
  турбина
  Реактивный
  двигатель
  
  Виды тепловых двигателей
  

• 9 слайд

  Характеристики тепловых двигателей
  

• 10 слайд

  КПД теплового двигателя
   = (А / Q1 ) 100%
   = А п/ Аз
   = А п/ Аз
   = А п/ Аз
   = ( Q1-Q2 / Q1 ) 100%
    ВСЕГДА!  00%
  Почему?
  

• 11 слайд

  Один из учеников при решении получил ответ, что КПД теплового двигателя равен 200%. Правильно ли решил ученик задачу?
  КПД теплового двигателя 45%. Что означает это число?
  
  Качественные задачи:
  

• 12 слайд

  Нет. КПД теплового двигателя не может быть равен 200%, т. к. он всегда  00%.
  КПД теплового двигателя 45% означает, что только 45% от теплоты, переданной рабочему телу (газу), идет на совершение полезной работы.
  
  Ответы:
  

• 13 слайд

  1.Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и отдаёт холодильнику энергию 800 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя?
  Задачи:
  

• 14 слайд

  1.Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и отдаёт холодильнику энергию 800 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя?
  Решение:
  = ( Q1-Q2 / Q1 ) 100%= ( 1000-800 / 1000) 100%
  
  = 20%
  

• 15 слайд

  Задачи:
  Задача 2. В идеальном тепловом двигателе абсолютная температура холодильника вдвое меньше температуры нагревателя. Если, не меняя температуры нагревателя, температуру холодильника понизить второе, то во сколько раз увеличится КПД двигателя?
  

• 16 слайд

  
  Дано:
   
  Решение:
  КПД идеального теплового двигателя:
   
   
   
  Тогда
   
   
  Искомое отношение:
   
   
   
   
  Ответ: КПД двигателя увеличится в 1,7 раза.
  

• 17 слайд

  Задача 3. В цилиндре двигателя автомобиля при сгорании топлива образуются газы, температура которых 1000 К, температура отработанных газов 373 К. Определить путь, пройденный автомобилем, имеющим в баке 40 л топлива, удельная теплота сгорания которого 3,2 ∙ 1010 Дж/м3. Сила сопротивления движению автомобиля 1,7 ∙ 103 Н. Двигатель считать идеальным.
  

• 18 слайд

  Дано:
   
  Решение:
   
   
   
   
   
  Полезная работа двигателя:
   
   
  Количество теплоты, полученное двигателем:
   
  КПД теплового двигателя:
   
   
  КПД идеального теплового двигателя:
   
  

• 19 слайд

  Дано:
   
  Ответ: автомобиль проехал 472 км.
   
   
   
   
   
   
  Тогда
   
   
  Решение:
   
  

• 20 слайд

  Задача 4. В калориметр, содержащий 0,5 кг воды и 0,1 кг льда при температуре 273 К, поместили электрический нагреватель при такой же температуре. Общая теплоемкость калориметра и нагревателя 100 Дж/К. Сколько времени необходимо пропускать ток через нагреватель, чтобы вода в калориметре нагрелась до 373 К и 0,2 кг ее обратились в пар? Нагреватель потребляет мощность 500 Вт, а КПД — 90%.
  

• 21 слайд

   
   
   
   
   
  КПД установки:
   
   
   
   
  Количество теплоты, выделяемое нагревателем:
   
  нагревания воды:
   
  Количество теплоты для:
   
  плавления льда:
  парообразования:
   
  нагревания калориметра и нагревателя:
  Дано:
  Решение:
   
  

• 22 слайд

  Дано:
   
   
   
   
   
  КПД установки:
  Решение:
   
   
   
   
  Тогда
   
   
   
   
   
  

• 23 слайд

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
  Ответ: ток необходимо пропускать 27,6 мин.
   
  Решение:
  Дано:
  

• 24 слайд

  Задача 5. Абсолютная температура нагревателя идеального теплового двигателя в 3 раза выше температуры холодильника. Если за один цикл двигатель поднимает поршень массой 5 кг на высоту 20 м и сжимает при этом пружину жесткостью
  625 кН/м на 8 см, то какое количество теплоты получает рабочее тело от нагревателя за один цикл?
  

• 25 слайд

  Дано:
   
   
   
   
  Решение:
   
   
  Искомое количество теплоты:
   
   
   
  

• 26 слайд

  Задача 5. Кожух станкового пулемета наполнен 4 кг воды при температуре 0 оС. Скорость стрельбы 10 выстрелов в секунду. Заряд пороха в патроне 3,2 г. За какое время выкипит половина воды в кожухе при непрерывной стрельбе? Считать, что на нагревание ствола идет 30% теплоты, выделенной при сгорании топлива. Какова начальная скорость пули, если ее масса 9,6 г, а КПД пулемета 20%?
  

• 27 слайд

  Дано:
   
   
   
  Решение:
   
   
   
   
  СИ
   
   
   
   
   
   
   
   
  КПД процесса при теплообмене с учетом ЗСЭ:
   
   
   
   
  Изменение внутренней энергии сгораемого топлива:
  Кол-во теплоты, выделяемое при сгорании топлива:
  

• 28 слайд

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
  Кол-во теплоты, полученное водой:
   
  Закон сохранения и превращения энергии:
   
   
   
  Тогда
   
   
  Изменение внутренней энергии сгораемого топлива:
  Дано:
  СИ
  Решение:
  

• 29 слайд

  Дано:
   
   
   
  Решение:
   
  Время, за которое выкипит половина воды:
   
   
   
  СИ
   
   
   
   
   
   
  Работа расширения пороховых газов:
   
   
  КПД пулемета:
   
   
   
   
  

• 30 слайд

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
  Дано:
  СИ
  Решение:
  

• 31 слайд

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
  Дано:
  СИ
  Решение:
  

• 32 слайд

  Спасибо за внимание!