План-конспект урока по физике. Тема: Условия работы тепловых двигателей

Цель урока: выяснить условия работы тепловых двигателей, обосновать невозможность создания вечного двигателя второго рода, сформировать понятие об идеальной тепловой машине Карно, формировать умение рассчитывать КПД тепловых машин.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом фронтального опроса

1. Какие процессы считаются необратимыми?

2. Приведите примеры необратимых процессов.

3. Являются ли необратимыми следующие процессы?

А) Расширение газа в вакууме.

Б) Диффузия.

В)Торможение автомобиля.

4.

Объясните второй закон термодинамики.

5. Объясните факт необратимости процессов в природе с молекулярной точки зрения.

6. К какому наиболее вероятному состоянию стремится макроскопическая система?

Изучение нового материала.

Знакомство с принципом действия тепловых двигателей.

1. Основные части теплового двигателя: нагреватель, рабочее тело – газ, холодильник.

2. Теоретические основы работы тепловых машин.

А) Необходима разность

давлений по обе стороны поршня.

Б) Температура нагревателя Т1 всегда выше температуры холодильника Т2.

3. Общее свойство всех тепловых машин – периодичность действия или цикличность, в

результате чего рабочее тело периодически возвращается в исходное состояние.

4 Схема преобразования энергии в тепловом двигателе.

Т1 Рабочее тело Т2

5. Принцип действия тепловой машины.

н Q1 Q2 Рабочее тело (пар, газ или специальная

нагреватель Аʹ холодильник

смесь) получает некоторое количество теплоты Q1 от нагревателя и расширяется. При расширении рабочее тело совершает работу. При сжатии рабочее тело отдает количество теплоты Q2 холодильнику. Двигатель совершает полезную работу в случае, если работа расширения больше работы сжатия. Это условие выполняется, когда температура расширения выше температуры сжатия.

6 Формирование понятия КПД тепловых машин

Невозможность стопроцентного преобразования теплоты в работу с помощью циклически действующей тепловой машины означает, что КПД такой машины η = Q1 – Q2/ Q1 не может быть равен единице. Формула КПД идеальной машины показывает пути увеличения КПД любой тепловой машины.

7 Принцип работы тепловой машины Карно, рабочим телом в которой является идеальный газ.

8 Обоснование невозможности создания вечного двигателя второго рода.

Двигатель второго рода – это воображаемая машина, вся деятельность которой сводится к совершению работы за счет охлаждения какого – либо теплового резервуара, например, Мирового океана.

Энергетически такая машина была бы выгодна, так как если бы можно было создать такой двигатель, работающий за счет теплоты, заимствованный из воды океанов, и приводить в движение машины всех заводов в мире, то через тысячу лет можно было бы зафиксировать понижение температуры воды в океане на сотую долю градуса. Но согласно второму закону термодинамики, такой вечный двигатель невозможен.

Закрепление изученного материала с помощью решения задач.

Задача. Котел современной тепловой станции работает при температуре 550˚С. Отработанное тепло, может отводиться к озеру или реке при температуре при температуре 20˚С. Каков был бы КПД такой станции, если бы она работала по идеальному циклу Карно?

Решение. η = (Т1 – Т2) 100%/Т1 ; η = 64%

Задача. Температура холодильника тепловой машины 280К. КПД этой машины 30%. Найти температуру нагревателя.

Решение. η = (Т1 – Т2 )/ Т1; η T1 = T1- T2; T1(1 – η) = T2; T1 = T2/ 1 – η; T1 = 400K

Подводим итоги урока.

Домашнее задание: § 84, упр. 15 № 15, 16.

Подготовить сообщения по темам:

А) Принцип действия и устройство дизельного двигателя.

Б) История создания паровых и газовых турбин.




План-конспект урока по физике. Тема: Условия работы тепловых двигателей