0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое коэффициент полезного действия теплового двигателя

Работа, совершаемая двигателем, равна:

Впервые этот процесс был рассмотрен французским инженером и ученым Н. Л. С. Карно в 1824 г. в книге «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу».

Целью исследований Карно было выяснение причин несовершенства тепловых машин того времени (они имели КПД ≤ 5 %) и поиски путей их усовершенствования.

Цикл Карно — самый эффективный из всех возможных. Его КПД максимален.

На рисунке изображены термодинамические процес-сы цикла. В процессе изотермического расширения (1-2) при температуре T 1 , работа совершается за счет измене-ния внутренней энергии нагревателя, т. е. за счет подве-дения к газу количества теплоты Q :

A 12 = Q 1 ,

Охлаждение газа перед сжатием (3-4) происходит при адиабатном расширении (2-3). Изменение внутренней энергии ΔU 23 при адиабатном процессе (Q = 0 ) полностью преобразуется в механическую работу:

A 23 = -ΔU 23 ,

Температура газа в результате адиабатического рас-ширения (2-3) понижается до температуры холодильни-ка T 2 Т 2 и отвод тепла от теплоотдатчика и подвод тепла к теплоприемнику не влияют на их температуры, T 1 и T 2 остаются постоянными. Обозначим параметры газа при левом крайнем положении поршня теплового двигателя: давление – Р 1 объем – V 1 , температура Т 1 . Это точка 1 на графике на осях P-V. В этот момент газ (рабочее тело) взаимодействует с теплоотдатчиком, температура которого также Т 1 . При движении поршня вправо давление газа в цилиндре уменьшается, а объем увеличивается. Это будет продолжаться до прихода поршня в положение, определяемые точкой 2, где параметры рабочего тела (газа) примут значения P 2 , V 2 , T 2 . Температура в этой точке остается неизменной, так как температура газа и теплоотдатчика одинакова в процессе перехода поршня от точки 1 к точке 2 (расширение). Такой процесс, при котором Т не изменяется, называется изотермическим, а кривая 1–2 называется изотермой. В этом процессе от теплоотдатчика к рабочему телу переходит теплота Q 1 .

В точке 2 цилиндр полностью изолируется от внешней среды (теплообмена нет) и при дальнейшем движении поршня вправо уменьшение давления и увеличение объема происходит по кривой 2–3, которая называется адиабатой (процесс без теплообмена с внешней средой). Когда поршень переместится в крайнее правое положение (точка 3), процесс расширения закончится и параметры будут иметь значения Р 3 , V 3 , а температура станет равной температуре теплоприемника Т 2 . При этом положении поршня изоляция рабочего тела снижается и оно взаимодействует с теплоприемником. Если теперь увеличивать давление на поршень, то он будет перемещаться влево при неизменной температуре Т 2 (сжатие). Значит, этот процесс сжатия будет изотермическим. В этом процессе теплота Q 2 перейдет от рабочего тела к тепло-приемнику. Поршень, двигаясь влево, придет в точку 4 с параметрами P 4 , V 4 и T 2 , где рабочее тело вновь изолируется от внешней среды. Дальнейшее сжатие происходит по адиабате 4–1 с повышением температуры. В точке 1 сжатие заканчивается при параметрах рабочего тела P 1 , V 1 , T 1 . Поршень возвратился в исходное состояние. В точке 1 изоляция рабочего тела от внешней среды снимается и цикл повторяется.

Коэффициент полезного действия идеального двигателя Карно.

Задача 15.1.1. На рисунках 1, 2 и 3 приведены графики трех циклических процессов, происходящих с идеальным газом. В каком из этих процессов газ совершил за цикл положительную работу?

Задача 15.1.3. Идеальный газ, совершив некоторый циклический процесс, вернулся в начальное состояние. Суммарное количество теплоты, полученное газом в течение всего процесса (разность полученного от нагревателя и отданного холодильнику количеств теплоты), равно . Какую работу совершил газ в течение цикла?

Задача 15.1.5. На рисунке приведен график циклического процесса, который происходит с газом. Параметры процесса приведены на графике. Какую работу газ совершает в течение этого циклического процесса?

Задача 15.1.6. Идеальный газ совершает циклический процесс, график в координатах приведен на рисунке. Известно, что процесс 2–3 — изохорический, в процессах 1–2 и 3–1 газ совершил работы и соответственно. Какую работу совершил газ в течение цикла?

Задача 15.1.7. Коэффициент полезного действия теплового двигателя показывает

Задача 15.1.8. В течение цикла тепловой двигатель получает от нагревателя количество теплоты и отдает холодильнику количество теплоты . Какой формулой определяется коэффициент полезного действия двигателя?

Задача 15.1.10. КПД идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно, равен 50 %. Температуру нагревателя увеличивают в два раза, температура холодильника не меняется. Каким будет КПД получившейся идеальной тепловой машины?

В теоретической модели теплового двигателя рассматриваются три тела: нагреватель , рабочее тело и холодильник .

Нагреватель – тепловой резервуар (большое тело), температура которого постоянна.

В каждом цикле работы двигателя рабочее тело получает некоторое количество теплоты от нагревателя, расширяется и совершает механическую работу. Передача части энергии, полученной от нагревателя, холодильнику необходима для возвращения рабочего тела в исходное состояние.

Так как в модели предполагается, что температура нагревателя и холодильника не меняется в ходе работы теплового двигателя, то при завершении цикла: нагревание-расширение-остывание-сжатие рабочего тела считается, что машина возвращается в исходное состояние.

Для каждого цикла на основании первого закона термодинамики можно записать, что количество теплоты Q нагр, полученное от нагревателя, количество теплоты |Q хол|, отданное холодильнику, и совершенная рабочим телом работа А связаны между собой соотношением:

A = Q нагр – |Q хол|.

В реальных технических устройствах, которые называются тепловыми машинами, рабочее тело нагревается за счет тепла, выделяющегося при сгорании топлива. Так, в паровой турбине электростанции нагревателем является топка с горячим углем. В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) продукты сгорания можно считать нагревателем, а избыток воздуха – рабочим телом. В качестве холодильника в них используется воздух атмосферы или вода природных источников.

КПД теплового двигателя (машины)

Коэффициентом полезного действия теплового двигателя (КПД) называется отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

Коэффициент полезного действия любого теплового двигателя меньше единицы и выражается в процентах. Невозможность превращения всего количества теплоты, полученного от нагревателя, в механическую работу является платой за необходимость организации циклического процесса и следует из второго закона термодинамики.

В реальных тепловых двигателях КПД определяют по экспериментальной механической мощности N двигателя и сжигаемому за единицу времени количеству топлива. Так, если за время t сожжено топливо массой m и удельной теплотой сгорания q , то

Для транспортных средств справочной характеристикой часто является объем V сжигаемого топлива на пути s при механической мощности двигателя N и при скорости . В этом случае, учитывая плотность r топлива, можно записать формулу для расчета КПД:

Второй закон термодинамики

Существует несколько формулировок второго закона термодинамики . Одна из них гласит, что невозможен тепловой двигатель, который совершал бы работу только за счет источника теплоты, т.е. без холодильника. Мировой океан мог бы служить для него, практически, неисчерпаемым источником внутренней энергии (Вильгельм Фридрих Оствальд, 1901).

Читать еще:  Датчик температуры двигателя ситроен ксантия

Другие формулировки второго закона термодинамики эквивалентны данной.

Формулировка Клаузиуса (1850): невозможен процесс, при котором тепло самопроизвольно переходило бы от тел менее нагретых к телам более нагретым.

Формулировка Томсона (1851): невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет уменьшения внутренней энергии теплового резервуара.

Формулировка Клаузиуса (1865): все самопроизвольные процессы в замкнутой неравновесной системе происходят в таком направлении, при котором энтропия системы возрастает; в состоянии теплового равновесия она максимальна и постоянна.

Формулировка Больцмана (1877): замкнутая система многих частиц самопроизвольно переходит из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное. Невозможен самопроизвольный выход системы из положения равновесия. Больцман ввел количественную меру беспорядка в системе, состоящей из многих тел – энтропию .

КПД теплового двигателя с идеальным газом в качестве рабочего тела

Если задана модель рабочего тела в тепловом двигателе (например, идеальный газ), то можно рассчитать изменение термодинамических параметров рабочего тела в ходе расширения и сжатия. Это позволяет вычислить КПД теплового двигателя на основании законов термодинамики.

На рисунке показаны циклы, для которых можно рассчитать КПД, если рабочим телом является идеальный газ и заданы параметры в точках перехода одного термодинамического процесса в другой.

Изобарно-изохорный

Изохорно-адиабатный

Изобарно-адиабатный

Изобарно-изохорно-линейный

Цикл Карно. КПД идеального теплового двигателя

Наибольшим КПД при заданных температурах нагревателя T нагр и холодильника T хол обладает тепловой двигатель, где рабочее тело расширяется и сжимается по циклу Карно (рис. 2), график которого состоит из двух изотерм (2–3 и 4–1) и двух адиабат (3–4 и 1–2).

Теорема Карно доказывает, что КПД такого двигателя не зависит от используемого рабочего тела, поэтому его можно вычислить, используя соотношения термодинамики для идеального газа:

Экологические последствия работы тепловых двигателей

Интенсивное использование тепловых машин на транспорте и в энергетике (тепловые и атомные электростанции) ощутимо влияет на биосферу Земли. Хотя о механизмах влияния жизнедеятельности человека на климат Земли идут научные споры, многие ученые отмечают факторы, благодаря которым может происходить такое влияние:

  1. Парниковый эффект – повышение концентрации углекислого газа (продукт сгорания в нагревателях тепловых машин) в атмосфере. Углекислый газ пропускает видимое и ультрафиолетовое излучение Солнца, но поглощает инфракрасное излучение, идущее в космос от Земли. Это приводит к повышению температуры нижних слоев атмосферы, усилению ураганных ветров и глобальному таянию льдов.
  2. Прямое влияние ядовитых выхлопных газов на живую природу (канцерогены, смог, кислотные дожди от побочных продуктов сгорания).
  3. Разрушение озонового слоя при полетах самолетов и запусках ракет. Озон верхних слоев атмосферы защищает все живое на Земле от избыточного ультрафиолетового излучения Солнца.

Выход из создающегося экологического кризиса лежит в повышении КПД тепловых двигателей (КПД современных тепловых машин редко превышает 30%); использовании исправных двигателей и нейтрализаторов вредных выхлопных газов; использовании альтернативных источников энергии (солнечные батареи и обогреватели) и альтернативных средств транспорта (велосипеды и др.).

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Коэффициент — полезное действие — тепловой двигатель

Коэффициент полезного действия теплового двигателя , работающего по циклу Карно, не зависит от рода рабочего тела и поэтому результат данного эксперимента совершенно не зависит от того, какое вещество было использовано в эксперименте. [1]

Оно же представляет собой коэффициент полезного действия идеального теплового двигателя , в котором нет рождения энтропии, а значит, и исчезновения эксергии. [2]

Задача 10.4. Доказать, что коэффициент полезного действия теплового двигателя , работающего по произвольному обратимому циклу, меньше, чем коэффициент полезного действия цикла Карно, работающего между максимальной и минимальной температурами этого цикла. [3]

На основе теоремы Карно о коэффициенте полезного действия идеального теплового двигателя У. Томсон ( лорд Кельвин) дает определение абсолютного нуля термодинамической шкалы температур. [4]

Из формулы (10.15) следует, что коэффициент полезного действия теплового двигателя не может быть равным единице, так как невозможно достигнуть температуры холодильника, равной абсолютному ну-яю. [5]

Физическая величина, показывающая, какую долю составляет совершаемая двигателем работа от энергии, полученной при сгорании топлива, называется коэффициентом полезного действия теплового двигателя . [6]

Отношение той части энергии, которая пошла на совершение полезной работы двигателя, ко всей энергии, выделившейся при сгорании топлива, называют коэффициентом полезного действия теплового двигателя . [7]

Карно в 1824 г., была поставлена и решена проблема возможного повышения коэффициента полезного действия тепловых двигателей . Относительно КПД тепловых машин Карно установил две теоремы, которые совместно эквивалентны второму началу термодинамики. [8]

Задача 10.3. Тепловой двигатель работает по циклу, состоящему из изотермического, изобарного и адиабатного процессов. При изобарном процессе рабочее тело — идеальный газ — нагревается от температуры 7 200 К до Т2 500 К. Определить коэффициент полезного действия данного теплового двигателя и двигателя, работающего по циклу Карно, происходящему между максимальной и минимальной температурами данного цикла. [9]

Что называют тепловым двигателем. Что называют коэффициентом полезного действия теплового двигателя . [10]

При полном сгорании глюкозы в калориметрической бомбе выделяется количество тепла ( — АН), равное 674 ккал / моль. Изменение энтропии ( ТД8) ( см. том I) составляет — 12 ккал, так что общее понижение свободной энергии ( — ДО) равно 686 ккал. Из них в биохимическом окислении глюкозы можно регенерировать примерно 67 % в форме, пригодной для использования для произведения механической работы — или эндэргонных химических синтезов. Этот энергетический выход значительно превышает коэффициент полезного действия наилучших тепловых двигателей , построенных до настоящего времени. Основной функцией лимонной кислоты, безусловно, является производство энергии; кроме того, она служит исходным соединением для получения промежуточных продуктов, необходимых для синтеза аминокислот и жирных кислот. [11]

Рассмотрим обратимый круговой процесс, впервые изученный С. Карно ( 1824) и потому называемый циклом Карно. Этот цикл состоит из четырех обратимых процессов: двух изотермических и двух адиабатных. Цикл Карно сыграл большую роль в развитии термодинамики и теплотехники, так как позволил подойти к анализу коэффициентов полезного действия тепловых двигателей . [12]

Учебники

Разделы физики

Журнал «Квант»

Лауреаты премий по физике

Общие

Т. КПД

Коэффициент полезного действия теплового двигателя

Баланс энергии за цикл можно получить на основе первого закона термодинамики. Рабочему телу передано путем теплообмена количество теплоты Q1, и над ним совершена работа A2. Рабочее тело совершило работу при расширении A1 и передало количество теплоты Q2 холодильнику. Для идеального теплового двигателя изменение внутренней энергии ΔU = 0, ибо рабочее тело вернулось в исходное состояние.

Читать еще:  Чем заделать трещину в размороженном двигателе

Q_1 + A_2 = Q_2 + A_1 .)

A = A_1 — A_2 = Q_1 — Q_2 .)

Отношение полезной работы к количеству теплоты, которое рабочее тело получило от нагревателя, называется коэффициентом полезного действия теплового двигателя (КПД):

Из формулы (1) видно, что даже у идеального теплового двигателя η (

Из формулы (2) видно, что для повышения КПД необходимо увеличивать T1 и уменьшать T2. Так как холодильником в большинстве случаев служит окружающая среда, то основной способ повышения КПД состоит в повышении температуры нагревателя.

Цикл Карно — идеальный цикл. В реальных циклах нельзя осуществить идеальную адиабатность и изотермичность. Кроме того, не устранимы потери на трение. Поэтому КПД в реальных тепловых двигателях всегда меньше, чем рассчитанный по формуле (2).

Из формул (1) и (2) имеем

где Q2 — количество теплоты, отданной рабочим телом холодильнику, поэтому оно отрицательно.

Следовательно, можно записать алгебраическую сумму:

frac QT) называется приведенным количеством теплоты.

Следовательно, в цикле Карно сумма приведенных количеств теплоты равна нулю.

Строгий теоретический анализ показывает, что не только для цикла Карно, а для любого обратимого кругового процесса сумма приведенных количеств теплоты равна нулю. Это значит, что в обратимом процессе сохраняется некоторая величина, изменение которой равно приведенному количеству теплоты:

Delta S = frac QT .)

Как показал Р. Клаузиус, S — это энтропия.

Следовательно, в обратимых процессах энтропия не изменяется. При необратимых процессах энтропия замкнутой и адиабатически изолированной системы возрастает: ΔSнеобр > 0.

В общем случае: при любых процессах, протекающих в замкнутой или адиабатически изолированной макроскопической системе, ее энтропия не убывает, т.е. ΔS ≥ 0.

Это заключение можно рассматривать как наиболее общую формулировку второго начала термодинамики.

Из формулы (2) имеем (

eta = 1 — frac). Следовательно, видим, что η Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 163-165.

Что такое коэффициент полезного действия теплового двигателя

Кессова Екатерина Васильевна

МОУ СОШ № 111 г. Минеральные Воды Ставропольский край

© Copyright 2001-2007. Федерация Интернет Образования.

Зарегистрировано в Министерстве РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовой информации. Свидетельство Эл 77-4640 от 28.06.2001 г

«Принцип действия тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия тепловых двигателей», 10 класс

Тип урока: Урок изучения нового материала с элементами обобщения ранее изученного и первичного закрепления.

Цели урока:

  1. образовательные — изучить принцип работы тепловых двигателей, сформировать представление об устройстве и принципе действия тепловых двигателей и понятие об идеальной тепловой машине Карно; осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений;
  2. развивающие – создать условия для развития творческих и исследовательских навыков, формировать умения выделять главное, сопоставлять, делать выводы; развивать речь, совершенствовать интеллектуальные способности; решать тренировочные задачи.
  3. воспитательные — способствовать привитию культуры умственного труда, создать условия для повышения интереса к изучаемому материалу.

Задачи урока:

  1. Знать определения:

Теплового двигателя;
КПД теплового двигателя;
КПД идеального теплового двигателя (по циклу Карно).

Формулы:
Замкнутого цикла;
КПД теплового двигателя;
КПД цикла Карно

2. Уметь
решать расчетные и графические задачи, используя формулы
— изучить принцип работы тепловых машин
— выяснить, пути повышения КПД тепловых двигателей
-научиться решать задачи;
— научиться определять КПД тепловых машин, делать самоанализ урока.

Приобретаемые навыки детей:
— работы с ЦОР
— мотивация к учебно-познавательной деятельности.
— экспериментальной работы:
— проведения исследования;
— развитие логического мышления, памяти, речи учащихся
— целенаправленная учебная деятельность, когда каждый ученик и класс в целом объединяются одной целью
— включение ученика в сам процесс активного участия в добывание новых знаний
— повышается уровень восприятия, осмысления и запоминания.
— воспитание внимательного отношения к окружающим, друг к другу, учебной дисциплины.
— подводить итоги своей работы, анализировать свою деятельность.

Формы организации работы детей:
— индивидуальная;
— фронтальная;
— групповая;
— парная

Формы организации работы учителя:
Использование различных методов для мотивации учащихся:
— словесно- иллюстративный метод;
— репродуктивный метод,
— практический метод,
— проблемный метод, в котором учитель ставит перед учащимися проблему и показывает пути ее решения,
— метод письменного текущего контроля,
— постановка цели занятия перед учащимися,
— организация восприятия новой информации,
— первичная проверка понимания изученного материала,
— организация усвоения нового материала путем практического применения новой информации,
— творческое применение и добывание знаний,
— обобщение изучаемого на уроке и введение его в систему ранее усвоенных знаний.

Технологические особенности: урок строится как цепочка этапов исследовательской деятельности учащихся
Технические условия: урок проводится в компьютерном классе (компьютеры подключены к сети Интернет), а также можно использовать один компьютер и проектор. Установка оболочки1С: Образование. Физика 10 класс. Единая коллекция цифровых ресурсов диск 1,2.

Используемое оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, портреты ученых, презентация (приложение1).

Используемые ресурсы Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов:
«Основной принцип работы тепловых двигателей(N133902)»
«Адиабатный процесс (N113921)»
«Анимация. Тепловые двигатели(N133902)»
«Тепловые двигатели(N 100243)»
«Вселенная как тепловая машина (N90661)»
«Возможности использования самопроизвольных процессов для получения полезной работы (N100722)»
«Анимация. Изотермический процесс (N 13900)»
«Цикл Карно(N105276)»
«Цикл Карно (N1140088)»
«Задача. Внутренняя энергия идеального газа и ее изменение (N114045)»
« Зависимость КПД от температуры нагревателя (N102651)»
« Зависимость КПД от температуры нагревателя (N103712)»
«Тест (N 515)»
«Тест. Решение графических задач (N117238) »
«Графики тепловых машин(N101214)»

Используемые ресурсы из других общедоступных источников:
Картина. «С.Карно»
Учебник физики 10 класс. Автор: Г.Я. Мякишев.
Интернет – ресурсы: сайт «Социальный навигатор» http://www.edu.yar.ru/russian/projects/socnav/prep/phis001/tepl_test.html

План урока
1 Организационный момент.
2. Мотивация.
3. Актуализация знаний
4. Постановка цели занятия перед учащимися.
5. Организация восприятия новой информации.
6. Первичная проверка понимания.
7. Организация усвоения нового материала путем воспроизведения информации.
8. Творческое применение и добывание знаний.
9. Обобщение изучаемого на уроке и введение его в систему ранее усвоенных
знаний.
10. Домашнее задание.
11. Подведение итогов урока.
12. Рефлексия

Читать еще:  Чем измерить частоту вращения вала двигателя

Пезентация

Ход урока
Ум заключается не только в знании,
но и в умении применять знания на деле
Аристотель

1.Организационный момент.
Приветствую учащихся, проверяю готовность класса к уроку
2. Мотивация.
Учитель. Однажды великого мыслителя Сократа спросили о том, что, по его мнению, легче всего в жизни. Он ответил, что легче всего – поучать других, а труднее – познать самого себя.
На уроках физики мы говорим о познании мира. Как мы воспринимаем мир? Как мыслители или как художники? Проведем тест и определим преобладающий тип мышления.

Психологический тест.
Результаты теста таковы: есть мыслители, художники, а большинство из нас – гармонично развитые личности, которым свойственно логическое и образное мышление. Сегодня мы организуем работу так, чтобы каждый проявил свои способности, приобрел навыки работы в коллективе. Покажем умения и навыки при изучении темы: «Принцип действия тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия тепловых двигателей».

3.Постановка цели занятия перед учащимися.
Развитие техники зависит от умения использовать громадные запасы внутренней энергии. Использовать эту энергию — это значит совершать за счет ее полезную работу. Рассмотрим источники, которые совершают работу за счет внутренней энергии. Учащиеся самостоятельно формулируют тему и определят основные задачи урока, записывают в тетради тему урока.

4.Актуализация знаний.
В одно мгновенье видеть вечность,
Огромный мир — в зерне песка,
В единой горсти — бесконечность,
И небо — в чашечке цветка!
И.А.Бунин

Фронтальный опрос
Как определить изменение внутренней энергии согласно первого закона термодинамики?
-На что расходуется количество теплоты, переданное системе?.
первого закона термодинамики
-Заселите формулами остров «Термодинамика».
-Опишите характер теплообмена газа в каждом процессе, составляющем замкнутый цикл.

Решите задачи (по вариантам):
1.При изотермическом сжатии газ передал окружающим телам теплоту 800 Дж. Какую работу совершает газ? Какую работу совершают внешние силы?
2. При адиабатном процессе газом была совершена работа 150 Дж.Как и насколько изменилась его внутренняя энергия?

5. Организация восприятия новой информации.
Решение графических задач
Используются: «Анимация изотермического процесса (N13900)»
Рассмотрим теплообмен в ходе газовых процессов
Используются: «Анимация изобарного процесса (N113921)»
Учащиеся делают выводы.
Рассмотрим возможности использования энергии самопроизвольных процессов для получения полезной работы. Используются: ресурс: «Возможности использования самопроизвольных процессов для получения полезной работы (N100722)»
Решаем задачу. Ресурс: «Внутренняя энергия идеального газа и ее изменение (N114045)»

6. Организация усвоения нового материала путем воспроизведения информации.
Учитель. Как можно использовать внутреннюю энергию газа для совершения работы?
Механизмы, превращающие внутреннюю энергию газа в механическую называются тепловыми машинами. Рассмотрим принцип работы тепловых двигателей и каков КПД их? Какие существуют способы повышения их.кпд.

7. Творческое применение и добывание знаний.
Вид ЦОР. Мультимедиа «Основной принцип работы тепловых двигателей (N133902)», «Тепловой двигатель (N100243)», «Анимация тепловой двигатель (N1339902)»
Основные вопросы из ЦОР:
— определение теплового двигателя;
— принцип работы ( дана энергетическая схема);
— график цикла;
— формулы определения КПД и КПД цикла Карно. Вид ЦОР. «Иллюстрация. (N114088)»
— вывод формулы для КПД идеального теплового двигателя.
Вид ЦОР. Иллюстрация. Вывод формулы для КПД идеального теплового двигателя «N113991)»
графики, показывающие работу тепловых машин. «(N101214)»

8.Обобщение изученного на уроке.
Итак. Какие механизмы называются тепловыми двигателями?
Каков принцип работы тепловых машин?
Каков принцип работы идеальной тепловой машины?
Формулы расчета КПД идеальной тепловой машины и КПД теплового двигателя.
Интерактивное задание. Зависимость КПД от температуры нагревателя и «(N102651)» и холодильника «(N103712)».
Решение задач. Тест. Решение графических задач «(N117238)».

9. Закрепление материала.

  1. Какие машины называются тепловыми?
  2. Назовите основные элементы теплового двигателя и их назначение.
  3. Что называют кпд теплового двигателя?
  4. Назовите какие виды тепловых машин вам известны?

Первая группа решает разноуровневые задачи.

1 уровень. Чему равен КПД идеального теплового двигателя, если температура нагревателя 4550 С, а температура холодильника 2730 С?
2 уровень. Тепловой двигатель совершает работу за цикл 100 Дж. Какое количество теплоты получено при этом от нагревателя, если КПД двигателя 20%?
3 уровень. Двигатель получает от нагревателя каждую секунду 7200 Дж теплоты и отдает в холодильник 6400 Дж. Определите КПД.
На рабочем столе компьютера учащиеся открывают папку «Проверь себя» и листок самоконтроля с тестовыми заданиями, которое выполняет вторая группа.

1. Какие устройства относятся к тепловым двигателям:
а) превращающие тепловую энергию в механическую;
б) электрическую энергию в тепловую;
в) внутреннюю энергию в тепловую

2. Какой элемент теплового двигателя совершает работу:
а) холодильник;
б) газ или пар;
в) нагреватель;

3. Какие условия необходимы для циклического получения механической работы в тепловом двигателе:
а) наличие нагревателя и холодильника;
б) наличие рабочего тела и холодильника;
в) наличие нагревателя и рабочего тела

4. КПД теплового двигателя всегда:
а) больше1;
б) равен 1;
в) меньше 1.

5. При каком замкнутом процессе тепловой двигатель имеет максимальный КПД:
а) состоящий из двух изотерм и двух изобар:
б) состоящий из двух изохор и двух изобар:
в) состоящий из двух изотерм и двух адиабат.

Тест, который выполняет третья группа.

  1. Коэффициент полезного действия теплового двигателя:
    Отношение времени полезной работы ко времени, затраченному на техническое обслуживание и ремонт;
    Отношение механической работы, совершаемой двигателем, к израсходованной энергии;
    Отношение температуры нагревателя к температуре охладителя.
  2. Классический цикл Карно состоит из:
    4-х изотерм;
    4-х адиабат;
    2-х изохор и 2-х адиабат;
    Ничего из перечисленного не верно.
  3. Полезная работа в цикле Карно — это:
    Площадь под верхней изотермой;
    Сумма площадей под верхней изотермой и верхней адиабатой;
    Сумма площадей под верхней изотермой и нижней изотермой;
    Площадь, ограниченная обоими изотермами и обоими адиабатами;
  4. Для приближения КПД теплового двигателя, работающего по циклу Карно, к единице, необходимо:
    Повышать температуру нагревателя и понижать температуру холодильника;
    Повышать температуру холодильника и понижать температуру нагревателя;
    Повышать температуру холодильника и нагревателя;
    Понижать температуру холодильника и нагревателя;
    Стремиться сделать равной температуру холодильника и нагревателя.

Аналогичный тест в электронном варианте можно попробовать на сайте «Социальный навигатор», по ссылке http://www.edu.yar.ru/russian/projects/socnav/prep/phis001/tepl_test.html

10. Подведение итогов урока. ( Рефлексия). Выставление оценок учащимся.

11. Домашнее задание. § 84.
1 уровень. Упражнение 15, задача №15, №16
2 уровень. Экспериментальные задания: используя ЦОРы (№113923.113960,114062), объясните общий принцип работы тепловых машин.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector