Слайд 1 В мире нет ничего особенного. Никакого волшебства. Только физика.
Чак Поланик.
Слайд 2УРОК ФИЗИКИ ПО ТЕМЕ:
ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Преподаватель физики ОБОУ
СПО «ЖГМК» Лариса Алексеевна Клочкова
Слайд 3ЦЕЛИ УРОКА
Образовательные: изучить физические принципы работы тепловых двигателей, ознакомить с экологическими
проблемами, возникающими при эксплуатации тепловых двигателей, углубить знания о взаимосвязанности явлений в окружающем мире, формировать общие компетенции студентов.
Воспитательные: формировать у студентов убеждения о личной ответственности каждого человека за состояние природной среды, способствовать воспитанию экологического сознания, совершенствовать навыки общения, содействовать профориентации студентов.
Развивающие: развивать монологическую речь, логическое мышление, наблюдательность, познавательный интерес, работать с дополнительной литературой, способность анализировать и обобщать полученные данные.
Формировать коммуникативную и эмоциональную культуру, способствовать расширению кругозора
Слайд 4Вопросы для повторения
1. Что такое изопроцессы? Какие изопроцессы были изучены?
2. Вспомните
и запишите Первый закон термодинамики.
3. Давайте вспомним, как звучит этот закон для различных изопроцессов
Слайд 5Ответы :
Критерии оценки теста:
«5» – 5 правильных ответов
«4» – 4 правильных
ответа
«3» – 3 правильных ответа
«2» – 2 правильных ответа
«1» – 1 правильный ответ
В1 - 1.В 2.Г 3. Г 4.А 5.Б
В2 – 1.Б 2.Г 3.А 4.Г 5.А
В3 - 1.А 2.В 3.Б 4.Г 5.В
В4 - 1.А 2.В 3.Г 4.А 5.Б
Слайд 6Решите задачу:
Для изобарного нагревания газа, количество вещества которого 800 моль, на
500 К ему сообщили количество теплоты 9,4 МДж. Определить работу газа и изменение его внутренней энергии.
Слайд 7Что такое энергия?
Какие виды механической энергии мы знаем?
Приведите примеры, наглядно показывающие
переход одного вида механической энергии в другой.
Что такое внутренняя энергия?
А возможно ли перевести внутреннюю энергию в механическую?
Слайд 8Тепловые двигатели – это устройства, в которых внутренняя энергия топлива переходит
в механическую энергию
Тепловые двигатели:
ДВС
- Паровая машина
Паровая турбина
Реактивный двигатель
Слайд 9Принцип действия любого теплового двигателя
Слайд 10Любой двигатель характеризуется величиной КПД
Слайд 11Замкнутый цикл-совокупность термодинамических процессов, в результате которых система возвращается в исходное
состояние
КПД теплового двигателя-
η=А/Q
Слайд 12Двигатель внутреннего сгорания.
Топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя.
Слайд 13Детали:
1 – Свеча
2 - цилиндр
3 - Клапаны
4 - Поршень
5- Шатун
6- Коленчатый
вал
Слайд 19Стандартный дизельный двигатель.Германия.1906г.
Слайд 23Реакти́вный дви́гатель — двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством
преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела.
Слайд 24Тепловые двигатели и окружающая среда
Слайд 25“Нельзя допускать, чтобы люди направляли на свое
собственное уничтожение
те силы природы, которые
они
сумели открыть и
покорить”.
Ф. Жолио-Кюри.
Слайд 26транспортный комплекс
автомобильный
морской
железнодорожный
авиационный
Слайд 27авиация и ракетоносители
Выхлопные газы газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) содержат такие
токсичные компоненты, как угарный газ, оксиды азота, углеводороды, сажу, альдегиды.
Применение газотурбинных двигательных установок в авиации и ракетостроении поистине огромно. Все ракетоносители и все самолеты (кроме пропеллерных на которых стоят ДВС) используют тягу этих установок.
При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются углекислый газ, угарный газ, оксиды азота, а также твердые частицы оксида алюминия со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).
Слайд 28Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главным образом
при их работе перед стартом, при взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и после ремонта, при хранении и транспортировке топлива, а так же при заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного двигателя сопровождается выбросом продуктов полного и неполного сгорания топлива.
Слайд 29В условиях запуска у пусковой системы образуется облако продуктов сгорания, водяного
пара от системы шумоглушения, песка и пыли. После запуска высоко- температурное облако поднимается на высоту до 3 км и перемещается под действием ветра на расстояние 30 - 60 км, оно может рассеяться, но может стать и причиной кислотных дождей
Слайд 30При старте и возвращении на Землю ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не
только на приземный слой атмосферы, но и на космическое пространство, разрушая озоновый слой Земли. Масштабы разрушения озонового слоя определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов сверхзвуковых самолетов. За 50 лет существования космонавтики в СССР и позднее России произведено свыше 2500 запусков ракет-носителей. По прогнозам фирмы Aerospace в XXI в. для транспортировки грузов на орбиту будет осуществляться до 10 запусков ракет в сутки, при этом выброс продуктов сгорания каждой ракеты будет превышать 1,5 т/с.
Слайд 31Основные мероприятия, направленные на уменьшения этого воздействия:
применение более качественных сортов моторного
топлива, а также природного газа и водорода в качестве альтернативного топлива;
полное предотвращение пожаров в утилизационных котлах благодаря оборудованию их системами контроля температуры в полости котла, пожаротушения;
обязательное оборудование судов техническими средствами по контролю качества уходящих в атмосферу выпускных газов и удаляемых за борт нефтесодержащих, сточных и бытовых вод;
полное запрещение использования на судах для любых целей азотосодержащих веществ ( в рефрижераторных установках, противопожарных системах и т д.)
- эффективное применение валогенераторных установок в составе судовых электроэнергетических систем и переход к эксплуатации дизель- генераторов с переменной частотой вращения
Слайд 32Первым виновником загрязнения атмосферного воздуха - одного из основных источников жизни
на нашей Планете, является детище научно-технического прогресса - автомобиль
Вклад в загрязнение окружающей среды, в основном атмосферы составляет - 60 - 90%
По оценкам специалистов ежегодные суммарные автомобильные выбросы в странах Евросоюза составляют более 400 млн. т.,
среди которых
- 27 млн.т. окиси углерода;
- 2.5 млн.т. углеводородов;
- 9 млн.т. окислов азота;
- 200-230 млн газа т.ч. углекислого
Слайд 33“Или люди сделают так,
чтобы в воздухе стало
меньше дыма, или дым
сделает так,
что на земле
станет меньше людей”.Л.Дж. Баттан.
Слайд 34альтернативные источники энергии
Слайд 35Для использования биогаза в качестве автомобильного топлива устанавливается дополнительная система очистки
биогаза. После такой очистки, полученный газ - аналог природного газа (90-95 % метана
По своим характеристикам 1 м3 метана - эквивалент 1 л дизельного топлива.
При очистке биогаза на том же оборудовании производится также углекислый газ (). Его получить в газообразном или сжиженном состоянии. Углексилый газ также является товарным продуктом.
Слайд 36Воздушный автомобиль
Tata Motors, индийский производитель автомобилей, работает над созданием автомобиля, работающего
на альтернативном источнике энергии – на сжатом воздухе. Движение автомобиля происходит за счет воздушных компрессоров, встроенных в ходовую часть
General Motors делает ставку на биоэтанол
Крупный мировой производитель автомобилей General Motors делает ставку на производство такого вида топлива как биоэтанол. Но General Motors интересует не обычное биотопливо, на изготовление которого идет сильно подорожавшее зерно или сахарный тростник. Компания намерена производить этиловый спирт из промышленных отходов по сверхнизкой цене – около 25 центов за литр.
В Японии в порту Кобэ спущен на воду первый в мире грузовой корабль, работающий на солнечной энергии.
Чтобы судно генерировало достаточное количество электроэнергии, которая приводит в действие винты корабля, на нем было установлено 328 мощных солнечных панелей суммарной стоимостью 1,68 млн долл. За разработкой уникального судна стоят компании Nippon Yusen K.K. и японский продавец нефтепродуктов Nippon Oil Corp.
Первым коммерческим клиентом стала компания Toyota Motor, которая будет использовать судно для транспортировки автомобилей.
Слайд 37Электрический двигатель — это электрическая машина (электромеханический преобразователь), в которой электрическая
энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом является выделение тепла.
Электродвигатель
Двигатель постоянного тока
Двигатель переменного тока
Слайд 38В 1985 году была изготовлена партия электромобилей ВАЗ-2702
Чуть раньше, в 1979
году появилась идея создать открытый четырёхместный электромобиль ВАЗ 1801 «Пони»
Слайд 39Асинхронные двигатели
Двигатель постоянного тока
Слайд 40 Преимущества:
Простота конструкции и управления, высокая надёжность
и долговечность экипажной
части (до 20—25 лет)
Возможность подзарядки от бытовой электрической сети (розетки).
Электромобиль — единственный вариант применения на легковом
автотранспорте дешевой (по сравнению с бензином) энергии.
Массовое применение электромобилей смогло бы помочь в решении
проблемы «энергетического пика» за счёт подзарядки аккумуляторов
в ночное время.
ТЭД имеют КПД до 90-95 % по сравнению с 22-60 % у ДВС.
Отсутствие вредных выхлопов в месте нахождения электромобиля.
Меньший шум за счёт меньшего количества движимых частей
и механических передач.
Высокая плавность хода с широким интервалом изменения частоты
вращения вала двигателя.
Возможность подзарядки источников энергии во время рекуперативного
торможения.
Возможность торможения самим электродвигателем без
использования механических тормозов.
Слайд 41 Недостатки.
Имеющиеся высокоэнергоёмкие аккумуляторы либо слишком дороги
из-за применения
драгоценных или дорогостоящих металлов (серебро, литий),
либо работают при слишком высоких температурах (более 300 °С).
Кроме того, такие аккумуляторы отличаются высоким саморазрядом.
Проблемой является производство и утилизация аккумуляторов,
которые часто содержат ядовитые компоненты (свинец или литий) и кислоты.
Около 10 % энергии теряется в коробке передач и других элементах
трансмиссии.
Часть энергии аккумуляторов тратится на охлаждение или обогрев
салона автомобиля, а также питание прочих бортовых энергопотребителей.
Для массового применения электромобилей требуется создание
соответствующей инфраструктуры для подзарядки аккумуляторов
(«автозарядные» станции).
При массовом использовании электромобилей в момент их зарядки от бытовой
сети возрастают перегрузки электрических сетей.
Длительное время зарядки аккумуляторов по сравнению с заправкой топливом.
При использовании в качестве ТЭД двигателя постоянного тока необходимо
тщательное обслуживание
Слайд 42Электромобили
Toyota Prius - самый продаваемый электромобиль в мире.
Активным конкурентом Toyota
Prius
является Lexus CT 200h,
который недавно вышел в продажу,
но уже пользуется популярностью.
Слайд 43 В России к концу 2012 года продан 41
электромобиль. И все они Mitsubishi
i-MiEV.
Компактвэн BMW i3.
Слайд 44 Концептуальный электрический автомобиль АВТОВАЗа носит название ELLada
Главным претендентом на
лидерство
в сегменте экологически дружественных
автомобилей в России остается «Ё-мобиль».
Слайд 45И последняя Российская премьера - это грузовой автомобиль ГАЗель-Электро
Слайд 46Исследователи из Стэнфордского университета заявляют, что им удалось добиться избирательности передачи
энергии на небольших расстояниях. Система была проверена на дистанциях до 2 м, при мощностях до 10 кВт. Такая мощность примерно соответствует потреблению едущего по шоссе автомобиля, а расстояние позволяет снабжать транспортное средство от проводников, находящихся под дорожным покрытием
Слайд 47Свен Бейкер, исполнительный директор центра автомобилестроительных разработок: “Как и предполагает словосочетание
“беспроводная подзарядка”, водитель, не имея кабеля для зарядки аккумулятора, заправляет автомобиль топливом, в данном случае – электроэнергией. Речь идет об электромагнитном резонансе, он создается с помощью электромагнитной катушки, которая начинает выделять энергию в результате колебаний, в данном случае, благодаря неровностям дорожного покрытия”.
Слайд 48Итак, если разместить под шоссе линии индуктивных катушек, подключённых к ЛЭП,
то они будут возбуждать ток в генераторах едущих электромобилей и тем самым подзаряжать их аккумуляторы. Напомним, что лучшие серийные электроавто современности с трудом преодолевают 160 км без подзарядки, которая к тому же длится многие часы. Перманентная подпитка во время поездки придаст электромобилям почти неограниченную «дальнобойность», позволив им стать значительно практичнее обычных машин.
Слайд 50Итоги урока
- О чем на уроке шла речь?
- О чем должен
помнить каждый водитель?
- Прогресс или экология?
Слайд 51Домашнее задание:
Учебник В.Ф. Дмитриева Физика. Стр.
Слайд 52 В мире нет ничего особенного. Никакого волшебства. Только физика.
Чак Поланик.