Технологическая карта урока физики 8 класса на тему: "Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя. Пути совершенствования тепловых двигателей. Холодильник"
материал по физике (8 класс) на тему

Технологическая карта урока:

 «Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя. Пути совершенствования тепловых двигателей. Холодильник».

Задание 1.

Физический диктант.

1. Перечислите основные термодинамические величины: …
2. Сформулируйте первый закон термодинамики:….
3. Запишите первый закон термодинамики….
4. Какие изопроцессы вы знаете? Перечислите их.
5. Как обозначается количество теплоты, единица измерения.
6. Как обозначается внутренняя энергия, ее единица измерения?
7. Как обозначается работа, совершаемая газом, ее единица измерения?
8. Сформулируйте второй закон термодинамиуи.

Задание 2.

Решение задач.

1. Идеальный газ получил количество теплоты 300Дж, и внутренняя энергия газа увеличилась на 100Дж. Какую работу совершил газ или совершили над газом?
2. Идеальный газ совершил работу 400 Дж и при этом его внутренняя энергия увеличилась на 100 Дж. Чему равно количество теплоты, которое получил или отдал при этом газ?

Задание 3.

Изучение нового материала

Большая часть двигателей на Земле - это тепловые двигатели устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую.

Принципы действия тепловых двигателей

Для того чтобы двигатель совершал работу, необходима разность давлений по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Рабочим телом у всех тепловых двигателей является газ, который совершает работу при расширении. Обозначим начальную температуру рабочего тела (газа) через Т. Температуру Т называют температурой нагревателя.

Роль холодильника

По мере совершения работы газ теряет энергию и неизбежно охлаждается до некоторой температуры Т2. Эта температура не может быть значительно ниже температуры окружающей среды, так как в противном случае давление газа станет меньше атмосферного и двигатель не сможет работать. Т2 - температура холодильника.

Таким образом, в двигателе рабочее тело при расширении не может отдать всю свою внутреннюю энергию на совершение работы. Часть теплоты неизбежно передается холодильнику(атмосфере)

Коэффициент полезного действия (кпд) теплового двигателя.

Согласно закону сохранения энергии работа, совершаемая двигателем, равна:

А’=Q1-Q2

где Q1 количество теплоты, полученное от нагревателя, а Q2 количество теплоты, отданное холодильнику.

Коэффициентов полезного действия теплового двигателя называют отношение работы А’, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

=A/Q1=(Q1-Q2)/Q1

Так как у всех двигателей некоторое количество теплоты передается холодильнику, то Т

КПД теплового двигателя пропорционален разности температур нагревателя и холодильника. При Т1- Т2 = О двигатель не может работать.

Максимальное значение КПД тепловых двигателей.

Законы термодинамики позволяют вычислить максимально возможный КПД теплового двигателя, работающего с нагревателем, имеющим температуру Т1 И холодильником С температурой Т2. Впервые это сделал французский инженер и ученый Сади Карно.

Карно придумал идеальную тепловую машину с идеальным газом в качестве

Карно доказал, что любая реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру T1, и холодильником с температурой Т2, не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины.

Необратимым называются такие процессы, которые могут самопроизвольно протекать только в одном направлении в обратном направлении они могут протекать только как цепочка более сложного процесса.

Сформулировал: немецкий ученый Клаузиус.

Второй закон термодинамики - невозможно привести теплоту от более холодной системы к более горячей.

Третий закон термодинамики - невозможен процесс, в результате которого тело могло бы быть охлаждено до температуры абсолютного нуля.

Задание 4.

Работа с  ЛСС.

Виды тепловых двигателей

Отрицательные последствия использования тепловых машин.

1. Потепление климата
2. Загрязнение атмосферы
3. Уменьшение кислорода в атмосфере

Решение проблемы:

1. Вместо горючего использовать сжиженный газ.
2. Бензин заменить водородом.
3. Электромобили.
4. Дизели.
5. На тепловых электростанциях использовать скрубберы, в которых сера связывается с известью.
6. Сжигание угля в кипящем слое.

Задание 5.

1. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную  0,5МДж и израсходовал 3 кг бензина. Вычислить КПД двигателя.
2. Двигатель получает от нагревателя каждую секунду 7200 Дж теплоты и отдает в холодильник 6400 Дж. Определите КПД.