Презентация, доклад по теме : Тепловые двигатели.

ГОРОДА ОБНИНСКА

8 класс.
«Тепловые двигатели»
(2 часа)

Урок №1
Тема: Работа газа и пара при расширении. Тепловые двигатели.
Цель: Рассмотреть историю развития тепловых двигателей, устройств и
принцип работы тепловых двигателей.
Ход урока:
Введение.
Учитель. В начале урока объявляю тему, цели, раздаю на каждую парту
карточку, в которой написаны вопросы, на которые должны ответить учащиеся
в конце урока.

АРХИМЕДА.

Изучение тепловых двигателей лучше начать с истории их развития. Рассмотрим лишь некоторые моменты этой истории.

Говорят, ещё две и лишним тысячи лет назад, в 3 веке до нашей эры, великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архимеда и её описание были найдены спустя 18 столетий в рукописях великого итальянского учёного, инженера и художника Леонардо да Винчи.

Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядра. Интересно здесь то, что ствол пушки представлял собой цилиндр,
по которому, как поршень, скользило ядро.

нальём в пробирку немного воды,



плотно закроем её пробкой и нагреем воду до кипения. Под давлением пара пробка выскочит и поднимется вверх.
Ученики делают вывод, что опыт похож на то, что происходило в пушке Архимеда.

Ученики объясняют опыт: топливо сгорело, выделилось какое – то количество теплоты. За счёт этого тепла нагрелась, закипела вода, потом она испарилась, получился пар. Пар расширился и совершил работу – вытолкнул пробку.

Вывод (делают ученики): внутренняя энергия пара превратилась в кинетическую энергию пробки.

энергию называются тепловыми двигателями.
Таким образом, пушка Архимеда – прообраз теплового двигателя.
Существует несколько видов тепловых двигателей: паровая машина,
двигатель внутреннего сгорания, паровая турбина, газовая турбина,
реактивный двигатель.
Во всех этих двигателях энергия топлива сначала переходит в энергию газа
(или пара). Газ, расширяясь, совершает полезную работу и при этом
охлаждается. Отсюда следует, что любой тепловой двигатель состоит из трёх
основных частей: нагревателя, рабочего тела и холодильника.

Газ (или пар), который является рабочим телом, получает от нагревателя
некоторое количество теплоты. Рабочее тело, нагреваясь, расширяется и
совершает работу за счёт свой внутренней энергии. Часть энергии передаётся
атмосфере – холодильнику – вместе с отработанным паром или выхлопными
газами.

Нагреватель

Рабочее тело

Холодильник

A` = Q1 – Q2

Q1〉Q2

Q1

Q2

Продолжим дальше.
Ученик 2. Геронов шар – прообраз реактивных двигателей.

турбина Бранка.








Потом ученик показывает модель
паровой турбины, рассказывает её
устройство и принцип действия.








Учитель. Над изобретением паровой машины в 17 – 18 в.в. трудились многие
– Томас Севери и Томас Ньюкомен (в Англии), Дени Папен (во Франции),
И.И. Ползунов (в России) и другие. Рассмотрим паровые машины Папена, Ползунова
и Уатта.

Паровая машина Папена.

парового двигателя оставалось совсем немного. Однако потребовалось ещё 50 лет, чтобы универсальный двигатель был наконец построен. И произошло это не в Англии – стране, где наиболее бурно развивалась промышленность, а в отсталой крепостной России, где труд не имел ни какой цены и где самым дешёвым двигателем были натруженные руки крепостных.
Машины на предприятиях России в то время начали появляться благодаря усилиям отдельных выдающихся изобретателей. Чаще всего это были выходцы из простого народа – им особенно близки и понятны его нужды. Таким был Иван Ползунов, гениальный русский изобретатель, который в то время работал на Алтае и которому принадлежит часть создания проекта первого универсального парового двигателя. Иван Ползунов, солдатский сын, учился в Екатеринбурге в горнозаводской школе с 10 лет. В школе обучали математике, началам механики, черчению, горному делу и набирали туда трудолюбивых мальчиков, хорошо окончивших
начальную «словесную» школу. В 1742 году после окончания школы он стал учеником механика Горной канцелярии. В то время Ползунову было всего 14 лет, и с этого дня началась его трудовая жизнь.
В 20 лет Ползунова направляют на самостоятельную работу в Барнаул. На Барнаулском плавильном заводе Ползунов и построил свою «огнедействующую» машину. Работал Ползунов чрезвычайно много. У него была огромная жажда знания. После тяжёлого трудового дня долгими ночами просиживал он за книгами, изучая физику, механику, металлургию, горное и строительное дело, природу теплоты, и самостоятельно завершил своё образование. Длительный упорный труд сделал его одним из самых технически образованных людей
своего времени.

Паровая машина И. И. Ползунова.

Паровая машина Д. Уатта.









Учитель. Итак, к концу 18 в. Все основные виды тепловых двигателей: паровые машины,
двигатель внутреннего сгорания (прообразом которого является машина Дени Папена с
пороховыми зарядами), паровые турбины Бранка и реактивные двигатели (Геронов шар) –
были разработаны в общих чертах. Однако степень совершенства этих машин и их применение
были далеко не одинаковыми. Если паровые машины после усовершенствований, внесённых Уаттом,
получили широкое распространение на заводах, фабриках, электростанций…, то паровые турбины,
реактивные двигатели были всего лишь забавными игрушками, а двигатель внутреннего сгорания
существовал лишь в проектах, часто не осуществимых.

К середине 19 в. Паровые машины не очень экономичные ( КПД самых совершенных тепловых
машин не более 15-20% ), начинают вытесняться другими двигателями – паровыми и газовыми
турбинами и двигателями внутреннего сгорания. Однако в последнее время конструкторы вновь
обратились к паровым машинам. В основном это связано с тем, что отработанные газы других
двигателей сильно загрязняют окружающую среду, создавая угрозу природе и людям.

На этом мы остановимся.

УРОК №2. ТЕМА: СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ МАШИН. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ. КПД ТЕПЛОВЫХ МАШИН. ЦЕЛЬ: РАССМОТРЕТЬ ПРАКТИЧЕСКИ ПРИГОДНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ, УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВС, ВВЕСТИ КПД ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. ХОД УРОКА: ВВЕДЕНИЕ. ВСПОМИНАЕМ, ЧТО РАССМАТРИВАЛИ НА ПРОШЛОМ УРОКЕ. ОСТАНОВИЛИСЬ НА ДВС.

1884 году капитан морского флота О. Костович очень мощный и лёгкий для
того времени бензиновый двигатель. Этот двигатель имел мощность около
60 кВт и предназначался для дирижабля.
Показываю модель четырёхтактного ДВС, покрутила.
Спрашиваю: какие части являются главными? Учащиеся отвечают, что цилиндр
и поршень, как и в паровой машине.
Но в отличие от паровой машины в ДВС на поршень давит не пар, а
раскалённый сжатый газ, образовавшийся в результате сгорания топлива внутри
цилиндра (отсюда и название двигателя). Существуют два вида ДВС –
бензиновые и дизельные.
Учитель. Рассказываю о четырёхтактном ДВС (устройство, на каком топливе
работает, что такое ход поршня, работа одного рабочего цикла за 4 такта: впуск,
сжатие, рабочий ход, выпуск; применение).
Карбюраторные двигатели (понятие).

Дизельные двигатели.


Ученик 8. Паровые турбины.
Ученик 9. Реактивные двигатели.






Осуществить реактивное движение тела можно на следующем
опыте: возьмём воздушный шарик, надуем его и, не завязывая,
отпустим (демонстрирует).
Что происходит с шариком? Учащиеся объясняют наблюдаемое
явление.
Учитель. Рассказывает о КПД тепловых двигателей.
Вспоминаем принцип работы любого теплового двигателя (на прошлом уроке была
схема)

параграф 22, 24, №1441, №1443, №1446 (Лукашик)

Итоги урока.

На следующем уроке проводится самостоятельная работа по теме
«Работа пара и газа при расширении» (А. В. Чеботарёва, тесты по физике 8 класс,
издательство «Экзамен» Москва, 2010, страница 50).