Презентация по физике на тему "Тепловые двигатели"

• 1 слайд

• 2 слайд

  Сегодня на уроке:
  Введение
  Общий принцип действия тепловых двигателей
  КПД тепловых двигателей
  Виды тепловых двигателей и их применение
  

• 3 слайд

  Повторение:
  Какие виды механической энергии вы знаете?
  Что называют внутренней энергией?
  От чего зависит внутренняя энергия?
  Какими способами можно изменить внутреннюю энергию?
  
  
  

• 4 слайд

  
  
  Все гениальное – просто.
  При нагревании воды в закрытой пробкой пробирке увеличивается количество пара, находящегося под пробкой, и повышается его давление на пробку. Наконец, давление пара выталкивает пробку и совершает работу. Часть энергии пара пошло на совершение работы по выталкиванию пробки. Внутренняя энергия пара превратилась в механическую энергию. Так как пар выходит еще достаточно горячий, то оставшуюся энергию он отдает окружающему воздуху, имеющему более низкую температуру
  

• 5 слайд

  Устройство, превращающее
  внутреннюю энергию топлива в механическую называют тепловым двигателем.
  

• 6 слайд

  ДАВНЫМ - ДАВНО ...
  Две с лишним тысячи лет тому назад, в 3 веке до нашей эры, великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунки пушки Архимеда были найдены позднее в рукописях Леонардо да Винчи.
  При стрельбе один конец ствола сильно нагревали на огне . Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась, и пар, расширяясь с силой и грохотом выбрасывал ядро. Ствол пушки представлял собой, как бы цилиндр, по которому, как поршень, скользило ядро
  

• 7 слайд

  нагреватель
  рРррррр
  Рабочее тело
  (пар или газ)
  холодильник
  Q
  1
  Q
  2
  A
  

• 8 слайд

  
  
  КПД теплового двигателя называют отношение
  работы, совершаемой двигателем, к количеству
  теплоты, полученному от нагревателя.
  

• 9 слайд

  Сади Карно придумал тепловую машину с идеальным
  газом в качестве рабочего тела и рассчитал максимальный
  КПД.
  Реальный КПД всегда меньше идеального
  Температура нагревателя
  Температура холодильника
  

• 10 слайд

  Тепловые двигатели – машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.
  

• 11 слайд

  Паровая машина-10%-15%
  
  Двигатель внутреннего сгорания-20%-40%
  
  Паровая и газовая турбины-30%-40%
  
  Реактивный двигатель-10%-20%
  

• 12 слайд

• 13 слайд

  Паровая машина Сэвери
  Англичанин Томас Сэвери, построил паровой насос для откачки воды из шахты. В его машине приготовление пара происходило вне цилиндра — в котле.
  
  

• 14 слайд

  «Огнедействующая машина» Ползунова
  Понадобилось еще 50 лет, прежде чем был построен универсальный паровой двигатель. Это произошло в России, на одной из отдаленных ее окраин — Алтае, где в то время работал гениальный русский изобретатель, солдатский сын Иван Ползунов.
  Ползунов построил свою «огнедействующую машину» на одном из барнаульских заводов. Это изобретение было делом его жизни и, можно сказать, стоило ему жизни.
  
  

• 15 слайд

  Джеймс Уатт
  Простейший тепловой двигатель был
  Изобретен в 17 веке Джеймсом Уаттом
  

• 16 слайд

• 17 слайд

  Первая паровая турбина
  Несколько иначе представлял себе двигатель, использующий энергию пара, Джованни Бранка, живший на век позже великого Леонардо. Это было колесо с лопатками, в которое с силой ударяла струя пара, благодаря чему колесо начинало вращаться. По существу, это была первая паровая турбина.
  
  

• 18 слайд

  Паровая турбина – первичный паровой двигатель с вращательным движением рабочего органа — ротора и непрерывным рабочим процессом; служит для преобразования тепловой энергии пара водяного в механическую работу.
  

• 19 слайд

  Реактивные двигатели
  Реактивным движением называют движение тела, возникающее при отделении от него некоторой его части.
  

• 20 слайд

  В жидкостно-реактивных двигателях (ЖРД) в качестве горючего можно использовать керосин, бензин, спирт, анилин, жидкий водород и др.
  
  А в качестве окислителя, необходимого для горения, – жидкий кислород, азотную кислоту, жидкий фтор, оксид водорода и др.
  
  Горючее и окислитель хранятся отдельно в специальных баках и с помощью насосов подаются в камеру, где при сгорании топлива развивается температура до 3000С и давление до 50 атм.
  

• 21 слайд

  При горении топлива образуются газы, имеющие очень высокую температуру и оказывающие давление на стенки камеры. Сила давления на переднюю стенку камеры дольше, чем на заднюю, где расположено сопло.
  Вытекающие через сопло газы не встречают на своём пути стенку, на которую смогли бы оказывать давление. В результате появляется сила, толкающая ракету вперёд.
  

• 22 слайд

• 23 слайд

  Изобретатель первого ДВС - Жан Этьен Ленуар (1822 - 1900 )
  

• 24 слайд

  Николаус Август Отто
  
  Создатель первого четырехтактного двигателя
  

• 25 слайд

  Изобретатель двухтактного двигателя – Рудольф Дизель (1858 - 1913 )
  

• 26 слайд

  ДВС – очень распространенный вид теплового двигателя. Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и происходит название этого двигателя
  
  ДВС – работает на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или на горючем газе.
  

• 27 слайд

  Двигатели внутреннего сгорания
  двухтактные четырехтактные
  

• 28 слайд

  Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединенный при помощи шатуна с коленчатым валом
  
  
  1,2 – клапана
  3 – поршень
  4 – шатун
  5 – коленчатый вал
  6 – маховик
  7 - свеча
  

• 29 слайд

  Устройство двигателя внутреннего сгорания
  

• 30 слайд

  Крайние положения поршня в цилиндре называются мертвыми точками.
  Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня.
  
  Цикл двигателя состоит из четырех процессов (тактов):
  1. впуск,
  2. сжатие,
  3. рабочий ход,
  4. выпуск.
  

• 31 слайд

  Цикл работы двигателя внутреннего сгорания
  

• 32 слайд

  Первый такт - впуск
  Открывается впускной клапан, поршень движется вниз, рабочая смесь занимает весь объем цилиндра
  

• 33 слайд

  Второй такт - сжатие
  Клапаны закрыты. Поршень движется, рабочая смесь сжимается, и при минимальной рабочей смеси происходит воспламенение
  

• 34 слайд

  Третий такт – рабочий ход
  При сгорании рабочей смеси давление газов составляет 5-7 МПа, а температура 1500-2200 С. Поршень под действием газов движется вниз.
  

• 35 слайд

  Четвертый такт - выпуск
  Поршень начинает двигаться вверх, открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят в окружающую среду
  

• 36 слайд

  Мозговой штурм.
  

• 37 слайд

  Проверим себя
  На рисунке схематично изображено 4 такта работы ДВС. Соответствует ли последовательность расположенных рисунков чередованию тактов? Как вы предлагаете их расположить?
  
  

• 38 слайд

• 39 слайд

  Убери лишнее
  
  
  Клапаны
  Болты
  Свеча
  Коленчатый вал
  Гайки
  Шатун
  Диск
  Поршень
  

• 40 слайд

  Кто быстрее ответит.
  горючая смесь
  выпускной клапан
  свеча
  рабочий ход
  впуск
  выпуск
  сжатие
  
  

• 41 слайд

  1.Тепловой двигатель был изобретён в конце XVII:
  Джеймсом Уаттом.
  
  2.Тепловыми двигателями называют машины, в которых:
  
  внутренняя энергия превращается в механическую энергию
  3. Цикл двигателя состоит из следующих четырёх процессов (тактов) :
  впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.
  
  4.Во время третьего такта поршень движется :
  вниз, под действием расширяющихся нагретых газов.
  
  

• 42 слайд

  Применение ДВС
  Рассматриваемые двигатели успешно используются на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных машинах, тепловозах, судах, электростанциях и т.д., т.е. ДВС отличаются хорошей приспособляемостью к потребителю
  

• 43 слайд

  Достоинства ДВС
  Положительным качеством дизельного ДВС является способность одного двигателя работать на многих топливах. Так известны конструкции автомобильных многотопливных двигателей, а также судовых двигателей большой мощности, которые работают на различных топливах - от дизельного до котельного мазута
  
  

• 44 слайд

  Достоинства ДВС
  Установки с ДВС обладают большой автономностью. Даже самолеты с ДВС могут летать десятки часов без пополнения горючего.
  Важным положительным качеством ДВС является возможность их быстрого пуска в обычных условиях. Двигатели, работающие при низких
  температурах, снабжаются специальными устройствами для облегчения и ускорения пуска. После пуска двигатели сравнительно быстро могут принимать полную нагрузку. ДВС обладают значительным тормозным моментом, что очень важно при использовании их на транспортных установках.
  
  

• 45 слайд

  Достоинства ДВС
  К положительным особенностям ДВС стоит отнести также то, что они могут быть соединены практически с любым потребителем энергии. Это объясняется широкими возможностями получения соответствующих характеристик изменения мощности и крутящего момента этих двигателей.
  Сравнительно невысокая начальная стоимость, компактность и малая масса ДВС позволили широко использовать их на силовых установках, находящих широкое применение и имеющих небольшие размеров моторного отделения.
  
  

• 46 слайд

  Недостатки ДВС
  
  
  
  ограниченное по сравнению, например с паровыми и газовыми турбинами агрегатная мощность;
  
  высокий уровень шума;
  
  загрязнение атмосферы продуктами сгорания топлива
  

• 47 слайд

  Первые автомобили с двигателем внутреннего сгорания
  а) автомобиль Даймлера
  б) автомобиль Бенца
  в) автомобиль Форда
  

• 48 слайд

• 49 слайд

• 50 слайд

  Выводы:
  Тепловая машина преобразует внутреннюю энергию пара(газа) в механическую энергию.
  Для работы тепловой машины необходима повторяемость (цикличность) процесса.
  Тепловые машины являются основой механизации производства и быта.
  Применение тепловых машин приводит к загрязнению окружающей среды и требует проведения мероприятий по ее охране.
  
  
  

• 51 слайд

  Домашнее задание:
  
  Исследовать проблему
  Каковы основные направления борьбы с отрицательными последствиями применения тепловых двигателей?
  (подготовить сообщение)
  

• 52 слайд

  КПД теплового двигателя всегда
  1) больше 1; 2) равен 1; 3) меньше 1
  Какие устройства относятся к тепловым двигателям
  1)превращающие тепловую энергию в механическую
  2) электрическую энергию в тепловую
  3) внутреннюю энергию в тепловую
  Проверь себя
  

• 53 слайд

  Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя 200 Дж и отдает холодильнику 150 Дж, Чему равен КПД двигателя?
  1) 33% 2) 25% 3) 67% 4) 75%
  
  Какой элемент теплового двигателя совершает работу?
  1) газ или пар
  2) нагреватель
  3) холодильник
  
  

• 54 слайд

  Температурой нагревателя 527°С, температура холодильника 27°С. Определите КПД ТД.
  1) 95% 2) 62,5% 3) 37,5% 4) 5%
  
  
  Тепловая машина получила от нагревателя 0,4 МДж теплоты и отдала холодильнику 0,1 МДж теплоты. Чему равен КПД?
  1) 100% 2) 75% 3) больше 100% 4) 25%
  
  
  

• 55 слайд

  Среди приведенных формул найдите ту, по которой вычисляется максимальный КПД теплового двигателя