КПД теплового двигателя. (8 класс)

План конспект урока физики в 8 классе на тему:

«коэффициент полезного действия теплового двигателя»

Цель: Обеспечить усвоение понятия КПД.

Задачи:

Обучающая: Ознакомить учащихся с КПД теплового двигателя, формулой КПД;

Развивающая: Развитие самоанализа и интереса к изучаемому предмету;

Воспитательная: Воспитание любознательности и научно-познавательной деятельности, коммуникативных качеств личности.

План урока:

1. Организационный момент.

2. Организация познавательной деятельности учащихся.

- Проверка знаний учащихся по пройденному материалу;

- Сообщение темы, цели и задач урока;

- Изучение нового материала;

- Закрепление изученного материала.

3. Рефлексивно-оценочный этап.

4. Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания.

Ход урока.

1. Организационный момент (3-5 минут).

Приветствие учащихся, заполнение журнала, проверка готовности учащихся.

2. Организация познавательной деятельности учащихся (20-25 минут).

Сообщение темы, цели и задач урока

Проверка ранее изученной темы:

Опрос учащихся по ранее изученному параграфу + формулы.

Изучение нового материала:

Как видно из принципа действия всех тепловых двигателей, рабочее тело, получая некоторое количество теплоты Q₁ от нагревателя, часть этого количества теплоты Q₂ отдает холодильнику. Поэтому на совершение механической работы газом или паром при их расширении идет лишь оставшаяся внутренняя энергия, т.е. A = Q₁ -Q ₂

Для характеристики эффективности тепловой машины по превращению внутренней энергии в механическую вводится коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины. Он обозначается буквой :

</ КПД () машины равен отношению совершенной работы к количеству теплоты, полученной от нагревателя:

Он показывает, какую часть от энергии, выделенной топливом, составляет полезная работа. Чем больше эта часть энергии, тем двигатель экономичнее. КПД двигателя всегда меньше единицы, т.е. меньше 100%.

В термодинамике доказывается, что при идеальном процессе превращения внутренней энергии в механическую и при отсутствии тепловых потерь максимальный КПД машины был бы равен:

где Т₁ - максимальная температура рабочего тела (газа, пара); Т₂ - минимальная температура холодильника или отработанных продуктов горения.

Из этой формулы следует, что более высокого КПД при данных значениях температур получить невозможно. Для увеличения КПД тепловых машин необходимо лишь стремиться к повышению температуры нагревателя и к понижению температуры холодильника. При этом ищут пути повышения жаростойкости и жаропрочности материалов для изготовления двигателей, уменьшения трения деталей машины, уменьшения теплопередачи окружающему воздуху и т.д.

Значение тепловых двигателей в народном хозяйстве исключительно велико. В осуществлении энергетического обеспечения развития всех отраслей народного хозяйства важную роль играют тепловые электростанции. На них широко используются паровые и газовые турбины для вращения роторов генераторов. Паровые турбины устанавливают также на атомных электростанциях, где для получения пара высокой температуры используется энергия атомных ядер.

Закрепление пройденного материала:

1. Можно ли теплоту, полученную рабочим телом от нагревателя, полностью преобразовать в механическую энергию? Почему?

2. Что называется КПД теплового двигателя? Каковы пути его повышения?

3. Почему КПД теплового двигателя принципиально не может быть 100%?

4. К каким отрицательным последствиям для окружающей среды приводит широкое использование тепловых машин в энергетике и на транспорте?

5. Каковы пути уменьшения отрицательного влияния тепловых машин на окружающую среду?

Решение задач:

1. Относится ли огнестрельное оружие к тепловым двигателям?

2. Можно ли понизить температуру воздуха в помещении, если открыть дверцу включенного в электросеть бытового холодильника?

3. Коэффициент полезного действия двигателя внутреннего сгорания равен 25%. Что это означает?

4. Какое количество бензина израсходуется в двигателе внутреннего сгорания, который приводит в движение насос, вытягивающий 4 т нефти с глубины 1500 м? КПД двигателя 30%.

5. Каков КПД паровой турбины, если пар поступает в турбину с температурой 480°С, а оставляет ее при температуре 30°С?

6. Влияют ли климатические условия на работу двигателя внутреннего сгорания?

3. Рефлексивно-оценочный этап (3-5 минут).

Сообщение учащимися о полученных оценках, с рабочими комментариями, делается замечания об их работе на уроке.

4. Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания (3-5 минут).

Подводятся итоги урока, задается задание на дом: §стр. 97-101