Тепловые машины и их КПД (презентация 8 класс)

учитель: Короплясова Г.В.

Тема урока: «Тепловые машины. Двигатель внутреннего сгорания. КПД» (8 класс)

Цели урока:

Образовательные цели.

Познакомить учащихся с историей развития тепловых машин.

Раскрыть физические принципы действия тепловых двигателей и рассказать об их использовании.

Дать понятие о КПД и путях его повышения.

Показать экологические аспекты применения ДВС

Развивающие цели.

Расширение кругозора обучающихся.

Развивать умение видеть физические понятия в окружающем нас мире.

Развитие интереса к предмету.

Воспитательные цели.

Воспитывать любознательность.

Воспитывать умение работать в группе.

Оборудование: Презентация-сопровождение в PowerPoint, действующая модель двигателя внутреннего сгорания.

Ход урока

1.Организационный момент

2.Повторение пройденного материала (слайд № 2)

3. Изучение нового материала

Презентация-сопровождение

«Тепловые машины. Двигатель внутреннего сгорания. КПД». Хронометраж.

№ слайда

Текст сообщения.

3

Более 2000 лет назад в III веке до н.э., великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара (рисунок этого устройства был найден спустя 18 столетий).

4

Тремя столетиями позже в Александрии выдающийся ученый Герон описал разные машины, приборы, механизмы, изобретенные им и существовавшие в те времена.

Среди них был и так называемый ныне «Героинов шар» прообраз реактивных двигателей.

5

Прошло 15 столетий. Расцвет науки и культуры. Выдающийся итальянский ученый, художник, Леонардо да Винчи задумывается над тем как можно использовать внутреннюю энергию пара. В его рисунках находим изобретение цилиндра и поршня. Под поршнем в цилиндре находится вода, а сам цилиндр подогревается.

6

Через 100 лет итальянец Д Бранка описал двигатель, в котором использовалась энергия пара в другом виде. Это было колесо с лопатками, в которые с силой ударялась струя пара, благодаря чему колесо начинало вращаться. Как была изобретена паровая турбина.

Над изобретением паровой машины в 17-18 веках трудились многие:

Томас Севери и Томас Ньюкомен (Англия)

7

Современная паровая турбина

8

Дени Папен (Франция)

9

И.И. Ползунов (Россия)

10

Первые паровые машины для практического пользования были малопригодны (надо было подводить и отводить огонь, подавать охлажденную воду и т.д.).

Но они уже работали: приводили в действие водяные насосы, откачивающие воду с шахт, поднимали грузы, … . Но так как они работали прерывисто, то приводить в действие машины и станки у которых вал вращался непрерывно, они не могли.

Понадобилось еще 50 лет, чтобы универсальный двигатель был изобретен не в просвещенной Европе, а в крепостной России на одной из ее окраин Алтае. Изобрел его русский изобретатель, солдатский сын И. Ползунов учился в горнозаводской школе, с 14 лет работал на рудниках и плавильных заводах Алтая. В Барнауле построил «огнедышащую машину», которая делом всей его жизни и стоила ему жизни. В 1763 году представил проект универсальной машины непрерывного действия с двумя цилиндрами. Машина предназначалась для воздуходувных мехов нагнетающих воздух в плавильные печи. До испытаний не дожил. Умер в 38 лет. Но ученики через неделю после смерти испытали машину. Проработала она всего 43 дня. К концу 18 века все основные виды тепловых двигателей: паровые машины, ДВС, паровые турбины (Бранк), реактивные двигатели (Геронов шар), были разработаны в общих чертах. Началась эпоха их совершенствования.

11

К концу 18 века все основные виды тепловых двигателей были разработаны в общих чертах:

- паровые машины;

- двигатели внутреннего сгорания (ДВС);

- паровые турбины,

- реактивные двигатели.

Началась эпоха их совершенствования

12

Создателем универсального двигателя, который получил широкое распространение стал английский механик Джеймс Уатт.

13

Начиная с 1968 г. Д.Уатт на протяжении многих лет занимался усовершенствованием конструкции своей паровой машины.

При поддержке крупного промышленника Болтона за 10 лет фирма Уатта построила 66 паровых машин: 22 для медных рудников; 17 для металлургических заводов; 7 для водопроводов, 5 для шахт; 2 для фабрик.

В следующие 10 лет было выпущено уже 144 машины.

Изобретение паровой машины сыграло огромную роль в переходе к машинному производству.

14

На памятнике Уатту написано: «Увеличил власть человека над природой!!!»

15

Тепловые машины могут быть устроены различным образом, но в любой тепловой

машине должно быть рабочее тело или вещество, которое в рабочей части машины совершает механическую работу, нагреватель, где рабочее вещество получает энергию,

холодильник отбирающий у рабочего тела тепло. Рабочим веществом может быть водяной пар или газ.

16

Основные части тепловой машины.

17

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.

18

Двигатель внутреннего сгорания

• 1860г. – Французским механиком Ленуаром был изобретён двигатель внутреннего сгорания

• 1878г. – Немецким изобретателем Отто сконструирован четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания.

• 1885г. – Немецким изобретателем Даймлером был создан бензиновый двигатель внутреннего сгорания

• Примерно в то же время

Бензиновый двигатель был разработан Костовичем в России.

19

Принцип действия одноцилиндрового ДВС. (Работа с действующей моделью)

20

Работа одноцилиндрового ДВС

21

Двигатели Дизеля

1896г. –Немецкий инженер Рудольф Дизель (18 марта 1858 - 29 сентября 1913)

• сконструировал двигатель внутреннего сгорания в котором сжималась не горючая смесь, а воздух.

Это наиболее экономичные тепловые двигатели 1)работают на дешёвых видах топлива; 2)имеют КПД 31-44%.

22

Устройства дизеля

23

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:

24

Экологические последствия работы тепловых двигателей

· 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.

· Прямое влияние ядовитых выхлопных газов на живую природу (канцерогены, смог, кислотные дожди от побочных продуктов сгорания). Разрушение озонового слоя при полетах самолетов и запусках ракет. Озон верхних слоев атмосферы защищает все живое на Земле от избыточного ультрафиолетового излучения Солнца.

25

Решите кроссворд:

1

2

3

Интенсивное парообразование со всего объема жидкости.
2. Парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости.
3. Переход вещества из газообразного в жидкое состояние.

26

Домашняя работа

Определить пути повышения КПД.

Предложить альтернативные виды топлива для ДВС.

Параграфы 22, 23, 24

Задание 5 стр.57

Автор: Короплясова Галина Васильевна