Урок. Презентация. "Тепловые двигатели"

• 1 слайд

  Подумай!
  1. Закон сохранения и превращения энергии. Значение закона. Новые теории, новые эксперименты.
  2.Примеры превращения энергии.
  3. СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ.
  4.Первый закон термодинамики. Поясните на простом примере.
  5. Вечный двигатель. Почему нельзя создать вечный двигатель?
  
  

• 2 слайд

  6. Первый закон для изотермического и изобарного процессов.
  7.Первый закон для изохорного процесса. Адиабатный процесс. Примеры адиабатного процесса. Первый закон для адиабатного процесса.
  8.Необратимые процессы. Примеры необратимых процессов.
  9. Второй закон термодинамики. Значение закона.
  

• 3 слайд

  Тепловые двигатели.
  КПД тепловых двигателей
  ПРИЦИП ДЕЙСТВИЯ ПАРОВОЙ МАШИНЫ.mov
  Невинномысский химико-технологический колледж
  Преподаватель физики Гонашвили Вера Алексеевна
  
  

• 4 слайд

  Цели учебного занятия
  1.Расширить Представление о тепловых двигателях.
  2.Изучить физический смысл КПД и пути его повышения.
  3.Рассмотреть влияние тепловых двигателей на окружающую среду.
  

• 5 слайд

  
  
  Тепловые двигатели - устройства,
  превращающие внутреннюю
  энергию топлива в механическую
  

• 6 слайд

  
  
  Устройство
  Нагреватель(топливо)
  Т1
  Рабочее тело
  (пар или газ)
  Холодильник
  (атмосфера) Т2
  

• 7 слайд

  
  
  Необходимое условие работы двигателя-
  разность давлений по обе стороны поршня (лопастей)
  достигается
  повышением температуры рабочего тела
  по сравнению с температурой окружающей среды
  

• 8 слайд

  F
  нагреватель
  Т1
  холодильник
  Т2
  Q1
  Q2
  A
  
  
  рабочее
  тело
  Принцип действия
  

• 9 слайд

  F
  
  
  Принцип действия
  Рабочее тело двигателя получает количество теплоты Q1 от нагревателя, совершает работу A' и передает холодильнику количество теплоты Q2.
  

• 10 слайд

  
  
  по закону сохранения энергии
  
  
  
  
  – отношение работы, совершенной двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя
  
  
  
  
  
  КПД реальной машины
  

• 11 слайд

  
  
  Идеальный цикл Сади Карно
  
  
  1
  2
  3
  4
  p
  V
  + Q12
  Q23= 0
  - Q34
  Q41 = 0
  
  
  рабочее тело –
  идеальный газ
  Т1
  Т2
  η
  Т1 – температура
  нагревателя
  Т2 – температура
  холодильника
  =
  Т1 – Т2
  Т1
  
  8
  при
  Т1
  Т2
  0
  η
  1
  
  
  Т1
  8
  (теплостойкость
  материала ограничена)
  
  
  
  Т2
  0
  ( практически не может быть ниже tокр.среды )
  ДОКАЗАНО:
  η
  реал.
  η
  идеал
  <
  + Q12
  Т1
  1-2 изотермическое
  расширение
  при температуре Т1
  V1
  V2
  
  V2
  
  2-3: адиабатное
  расширение
  Q23= 0
  
  V3
  т2
  Т2
  3-4: изотермическое
  сжатие
  при температуре Т2
  - Q34
  V3
  V4
  Т2
  V4
  
  V1
  т2
  4-1: адиабатное
  сжатие
  Q41= 0
  
  т1
  

• 12 слайд

  КПД идеальной машины
  

• 13 слайд

  
  
  Пути повышения КПД
  
  
  
  
  Уменьшение трения частей
  двигателя
  Снижение потерь вследствие
  неполного сгорания топлива
  

• 14 слайд

  
  
  Виды тепловых двигателей
  и их применение
  
  
  
  
  
  
  
  
  Турбины
  Реактивные
  ДВС
  паровая
  газовая
  ракетные
  воздушно-реактивные
  Дизельные
  На тепловых и атомных
  электростанциях
  двигатели самолетов,
  ракет
  Двигатели на легковых и грузовых автомобилях, мотоциклах, водном
  и железнодорожном транспорте, в быту
  Привод стационарных силовых установок, тепловозы, дизелевозы,
  тракторы, асфальтовые катки, скреперы
  
  
  
  Роторный двигатель
  
  
  Плазменный двигатель
  На транспорте
  Для корректировки орбиты
  спутника
  

• 15 слайд

  Самолет с газотурбинным
  двигателем
  Паровая турбина
  Реактивный самолет
  
  
  Роторный двигатель
  Плазменный двигатель.
  Рабочее тело в
  состоянии плазмы.
  

• 16 слайд

  Дизелевоз
  Скрепер
  

• 17 слайд

  
  
  Двигатели и окружающая среда
  
  
  
  
  Проблема:
  Тепловое загрязнение
  окружающей среды,
  выполняющей роль
  «холодильника»
  (парниковый эффект)
  Проблема:
  Химическое загрязнение
  окружающей среды
  продуктами сгорания
  топлива.
  Снижение содержания
  кислорода в атмосфере
  
  
  
  Пути решения проблем
  Строительство очистных сооружений, ограничение
  использования соединений тяжелых металлов для топлива,
  использование водорода в качестве топлива,
  создание электромобилей и т.д.
  

• 18 слайд

  
  
  вопросы
  
  
  1. Из каких основных частей состоит любой тепловой двигатель ?
  
  
  
  
  
  
  2.Газ расширяется самопроизвольно. Может ли происходить
  самопроизвольное сжатие газа?
  3.Станет ли КПД двигателя равным 100%, если исчезнет трение
  между частями двигателя?
  4. Как влияют тепловые двигатели на окружающую среду?
  

• 19 слайд

  
  
  Задача
  Температура нагревателя тепловой машины
  1500 С , а холодильника 250 С , машина получила от нагревателя 4х104 Дж энергии.
  Как велика работа, совершенная машиной?
  Т1 = 1500С = 423 К
  Т2 = 250С = 298 К
  Q1= 4Х104 Дж
  А - ?
  η
  =
  Т1-Т2
  Т1
  η
  =
  А
  Q1
  Т1-Т2
  Т1
  =
  А
  Q1
  А =
  (Т1-Т2 ) Q1
  
  Т1
  =
  ( 423 К – 298 К ) х 4х104 Дж
  423 К
  = 1х104 Дж
  

• 20 слайд

  
  
  Сравните:
  Когда КПД теплового двигателя будет большим: при увеличении на один градус температуры нагревателя. Или при снижении на один градус температуры холодильника?
  Решение:
  1. Запишем исходную формулу для расчета КПД:
  =
  Т1-Т2
  η
  Т1
  2. При повышении температуры нагревателя формула примет вид:
  =
  Т1+ 1 -Т2
  η1
  Т1 +1
  =
  Т1-Т2
  Т1 +1
  +
  1
  Т1 +1
  3. При понижении температуры холодильника будем иметь:
  =
  η2
  Т1
  Т1- ( Т2 – 1)
  Т1
  +
  Т1
  =
  Т1-Т2
  1
  4. Сравнивая почленно слагаемые в полученных формулах, видим,
  
  
  что η1< η2 .
  

• 21 слайд

  Что является нагревателем и что холодильником в ракетном двигателе?
  Нагреватель – горящее топливо, холодильник – внешняя среда.
  
  

• 22 слайд

  Можно ли количество теплоты, которое передается двигателем внутреннего сгорания холодильнику, использовать для теплофикации? Что для этого необходимо?
   Можно, если поставить теплообменник.
  
  

• 23 слайд

  К какому типу двигателей следует отнести огнестрельное оружие?
  К двигателям внутреннего сгорания.
  

• 24 слайд

  Станет ли КПД тепловых машин равным 100%, если трение в частях машины свести к нулю?
  Низкий КПД тепловых машин объясняется не столько трением сколько необходимостью отводить большое количество теплоты в холодильник.
  Плазменный двигатель.flv
  

• 25 слайд

  СПАСИБО ЗА РАБОТУ!