На доске: «Нельзя надеяться хотя бы, когда

На доске: «Нельзя надеяться хотя бы, когда-либо, практически использовать всю
движущую силу топлива» (Карно)
Тема 12.Принцип действия тепловой машины.КПД
Демонстрации: макет двигателя внутреннего сгорания
Мотивация
Работа двигателей внутреннего сгорания (во всем транспорте), паровых турбин
1.Повторение и актуализация.
1)Что такое внутренняя энергия? Легко ли получить внутреннюю энергию?(сжигая разные
виды топлива, используя энергию солнечных лучей, энергию воды, ветра)
2) Есть ли такие машины, которые осуществляют превращение внутренней энергии в
механическую, ответим , изучив тему
Тема 12.Принцип действия тепловой машины.КПД
Цель: довести до осознания и осмысления принцип действия тепловой машины, ввести
понятие КПД машины
2.Первичное усвоение.
Внутренняя энергия один из самых дешевых видов энергии. Ее можно получить, сжигая
разные виды топлива, используя энергию солнечных лучей. Превращение внутренней
энергии в механическую, осуществляется с помощью тепловых машин.
К ним относят: поршневую паровую машину, паровую турбину, дизельный двигатель,
карбюраторный двигатель.
Любая тепловая машина состоит из трех частей
1.Нагреватель
2.Рабочее тело (газ или пар)
3.Холодильник
Т1Q1
Расширяясь, совершает работу
Т2 Q2
Т2 не может быть ниже Т окружающего воздуха, Т2 – температура холодильника
(атмосфера). Рабочее тело (газ, пар), при расширении, не может отдать всю свою
внутреннюю энергию на совершение работы. Часть теплоты, передается холодильнику
вместе с выхлопными газами и отработанным паром. Невозможность полного
превращения внутренней энергии газа в работу тепловых двигателей обусловлено
необратимостью процессов в природе. (теплопроводность, трение)
Коэффициент полезного действия тепловых двигателей - это отношение работы,
совершаемой двигателем к количеству теплоты, полученному от нагревателя.
Максимальный КПД -44% ( дизельные двигатели). Потери энергии неизбежны из-за
трений, потерь топлива, неполного сгорания.
η = A / Q1 = Q1-Q2 / Q1 = 1 – Q2 / Q1 для реальной машины
η = T1-T2 / T1 = 1 –T2 / T1
для идеального двигателя
« И неустанный рев машины, кующей гибель день и ночь…»(Блок)
Миллионы автомобилей перевозят грузы, при сжигании топлива в атмосферу
выбрасывается углекислый газ, зола, оксид серы, выхлопные газы, в настоящее время для
охраны окружающей среды на теплоцентралях и ТЭС устанавливают газоочистные,
пылеулавливающие оборудования, на автомобилях устанавливают фильтры. Наиболее
перспективными считаются электромобили и автомобили с двигателями, работающими на
водороде. Продуктом сгорания в водородном двигателе является обычная вода
Немного экологии
Огромные масштабы преобразования энергии уже начали оказывать планетарное
воздействие на климат Земли и состав атмосферы, так как во всех тепловых двигателях в
качестве холодильника служит окружающая среда, в результате происходит тепловое
загрязнение. И оно усугубляется тем, что при сгорании огромного количества топлива
повышается концентрация углекислого газа в земной атмосфере, а при большой
концентрации углекислого газа, атмосфера не выпускает в космическое пространство
тепловое излучение нагретой Солнцем поверхности Земли. В результате возникает
парниковый эффект, температура повышается еще выше. Поэтому, вследствие работы
большого количества двигателей, средняя температура на нашей планете неуклонно
повышается. Это грозит глобальным потеплением с нежелательными последствиями: к
таянию ледников и подъему уровня Мирового океана. Здесь также надо затронуть
основные причины загрязнения воздуха в Мегионе. К ним относят промышленные
выбросы от предприятий, сжигание попутного нефтяного газа на факелах, испарение
легких фракций углеводородов с поверхности аварийных разливов нефти, шламовых
амбаров, резервуаров хранения нефти, а также выхлопные газы автотранспорта. При
сжигании топлива в тепловых двигателях расходуется необходимый для жизни
атмосферный воздух. Отработавшие газы автомобильных двигателей оказывают вредные
влияния на весь организм человека, воздействуют на органы обоняния, вызывают
раздражение глаз, верхних дыхательных путей, в некоторых случаях могут привести к
серьезным отравлениям.
3.Осознание и осмысление
1)Почему автомобиль зимой потребляет больше бензина, чем летом, ведь температура
зимой ниже, чем летом? (Зимой потери энергии на трение возрастают из-за увеличения
вязкости масел в двигателе, коробке передач, дифференциале заднего моста и смазки
разных подшипников, а также расходуется много бензина на разогрев двигателя при
запуске, кпд машины зимой возрастает по сравнению с летом)
2)Почему температура выхлопных газов на выходе из глушителя низкая, несмотря на то,
что она в цилиндре двигателя достигает 1800 0С? (Работа выхлопных газов совершается за
счет убывания внутренней энергии, а значит понижения температуры)
3)Какая энергия используется в пневматических тормозных системах автобусов?
(потенциальная энергия сжатого воздуха)
4)Почему двигатель автомобиля развивает большую мощность при разгоне по сравнению
с равномерным движением? (при разгоне мощность двигателя расходуется не только на
преодоление сил трения и сопротивления воздуха, но и на приобретение автомобилем
кинетической энергии)
5)Какое значение имеют высокие дымовые трубы? (больше разница давлений наружного
воздуха и воздуха в трубе, высокие трубы уменьшают загрязнение окружающей среды)
Д/з п.83-84,прочитать