Деякі види теплових двигунів. Способи збереження енергетичних ресурсів.

Мета.

Освітня. Ввести поняття ККД теплового двигуна. Вчитися розв’язувати задачі на ККД теплового двигуна.

Розвиваюча. Розвивати фізичну компетентність, цікавість до предмету.

Виховна. Виховувати культуру наукового мовлення.

Тип уроку. Урок засвоєння нових знань.

Прилади та матеріали для роботи з учнями:

• Підручник. Фізика 8 клас, Бар'яхтар В. Г. Довгий С. О., видавництво "Ранок"
• Відео. Теплові двигуни та охорона довкілля 

План

1. Актуалізація опорних знань.
2. Деякі види теплових двигунів. Способи збереження енергетичних ресурсів.
3. Вчимося розв’язувати задачі.
4. Запитання до уроку.
5. Домашнє завдання.
6. Перевір себе.
7. Для допитливих.

Хід уроку

1. Актуалізація опорних знань.

Перевірка домашнього завдання.

2. Деякі види теплових двигунів. Способи збереження енергетичних ресурсів.

ККД теплового двигуна.

ККД теплового двигуна - це фізична величина, що характеризує економічність теплового двигуна й показує, яка частина всієї енергії, при згорянні палива, перетворюється на корисну роботу:

 або .

При розрахунку ККД теплового двигуна, корисною роботою вважайте механічну роботу, виконану механізмом.

За витрачену роботу беріть кількість теплоти, що виділяється згорілим паливом, яке є джерелом енергії для двигуна.

Для визначення ККД двигуна внутрішнього згоряння необхідно знайти у технічній документації потужність даного ДВЗ. Залити в нього паливо, це може бути бензин або дизельне паливо, і дати пропрацювати на максимальних обертах деякий час, який виміряти за допомогою секундоміра, в секундах. Злити залишки і визначити масу згорілого палива.

ККД ДВЗ у якого відома його потужність визначається за формулою:

ККД двигуна автомобіля, потужність якого невідома, але можна визначити  масу пального, що згорає за час розгону автомобіля до певної швидкості, визначається за формулою:

де  - маса автомобіля,  - його швидкість, - питома теплота згоряння палива,  - маса витраченого палива.

Закон збереження енергії в механічний і теплових процесах. Механічна та внутрішня енергії можуть перетворюватися одна в одну.

Спостереження й досліди привели до відкриття закону збереження та зміни енергії.

Закон збереження і перетворення енергії. Енергія не зникає і не виникає з нічого. Вона тільки перетворюється з одного виду в інший, при цьому повне значення її зберігається.

Закон збереження та перетворення енергії - один з основних законів природи.

Екологічні проблеми використання теплових двигунів. Більша частина двигунів на Землі є тепловими дви­гунами. Саме вони дають нам дешеву електроенергію, є серцем майже всіх видів швидкісного транспорту. Сучасна людина не може обходитися без них. Але ши­роке застосування теплових двигунів впливає на стан навколишнього середовища.

Під час роботи теплових двигунів найбільшому забруд­ненню піддається повітряний басейн планети. Тверді частинки пилу й сажі, що утворюються під час роботи теплових двигунів, забруднюють повітря. Це є причи­ною помітних змін погоди (похолодання, часті тумани й дощі).

Викиди сірчистого газу й оксидів азоту є при­чиною утворення кислотних опадів, які призводять до загибелі сільськогосподарських культур, лісів, негативно впливають на прісні водойми і їхніх мешканців.

Викиди вуглеводнів призводять до утворення фотохімічного смогу. 

Під час роботи теплових двигунів виділяється вуглекислий газ. Наявність цього газу в атмосфері разом з парами води призводить до парникового ефекту. Атмос­фера пропускає видиме сонячне випромінювання, що поглинається поверхнею Землі. Нагріта Земля випускає невидиме інфрачервоне випромінювання, що значною мірою поглинається вуглекислим газом, який міститься в атмосфері. У результаті температура на поверхні землі підвищується.

Відео. Теплові двигуни та охорона довкілля

3. Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 25.1. Яку корисну роботу виконає двигун екологічно чистого автомобіля з ККД, що становить 30%, якщо використає 15 л спирту?

4. Запитання до уроку.

Запитання 25.1. Як визначається ККД теплового двигуна?

Запитання 25.2. Навіщо у більшості теплових двигунів є радіатор з водою?

Запитання 25.3. У чому полягає закон збереження енергії в механічних і теплових процесах?

Запитання 25.4. Які шкідливі речовини викидають в атмосферу теплові машини? До яких наслідків це призводить?

Запитання 25.5. Чому в потягах метро не використовують двигуни внутрішнього згоряння?

Запитання 25.6. Чому в розвинених країнах висувають дуже жорсткі вимоги до виробників автомобілів щодо повноти згоряння палива у двигунах?

Запитання 25.7. Яке перетворення енергії відбувається в ДВЗ?

Запитання 25.8. Які вам відомі теплові двигуни? Який тип теплових двигунів є найбільш поширеним?

Запитання 25.9. Які способи підпалювання горючої суміші використовують у ДВЗ?

Запитання 25.10. Чому температура газу у ДВЗ під час такту “робочий хід” знижується?

5. Домашнє завдання.

Підручник: §17-18.

Задача 25.2. Обчисліть ККД двигуна дизель-електростанції, яка для виробництва 26,7 МДж електроенергії використовує 2 л дизельного палива. Густина дизельного палива - 800 кг/м3, питома теплота згоряння - 42 МДж/кг. (В. 39,7 %)

Вправа 25.1. Екологічні проблеми використання теплових двигунів.

Усне опитування по запитаннях до уроку.

6. Перевір себе.

7. Для допитливих.