Принцип дії теплових двигунів. Холодильна машина
10 клас Мета онлайн уроку: формувати під час очного або дистанційного навчання уявлення про принцип дії теплових двигунів та необоротність теплових процесів; формувати вміння розв’язувати фізичні задачі на визначення ККД теплового двигуна та розуміння наукових принципів сучасного виробництва, техніки та технологій
Безсмертя таїни?
Мав мрію дід мій весь свій вік
Про вічні двигуни.
Т. Чорновіл «Пам’яті вічного двигуна».
Актуалізація опорних знань. Перевірка знань
Фронтальна бесіда
Пригадуємо матеріал з фізики 8 класу. Якщо забули, завжди можна пошукати все в мережі Інтернет.
1. Який пристрій називають тепловим двигуном?
2. Які ролі виконують нагрівник, холодильник і робоче тіло теплового двигуна?
3. Намалюйте схематично принцип дії теплового двигуна.
4. Що таке ККД? Яка формула для його визначення?
5. Як підвищити ККД в тепловому двигуні?
Вивчення нового матеріалу «Принцип дії теплових двигунів. Холодильна машина»
Опрацьовуємо очно або дистанційно параграф «Принцип дії теплових двигунів. Холодильна машина» та записуємо головне. §39 за підручником «Фізика 10 клас, В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий».
При дистанційному навчанні розпочати урок варто з пояснювального відео.
У природі всі макроскопічні процеси мають певний напрямок і в зворотному напрямку вони самочинно відбуватися не можуть.
Процеси, які можуть самочинно відбуватися тільки в одному напрямку, називають необоротними процесами.
Другий закон (начало) термодинаміки
Перший варіант (сформулював Рудольф Клаузіс)
Неможливим є процес, єдиний результат якого — передача енергії у формі теплоти від менш нагрітого тіла до більш нагрітого.
Другий варіант другого начала термодинаміки (сформулював лорд Кельвін)
Неможливим є періодичний процес, єдиний результат якого — виконання тілом механічної роботи за рахунок зменшення його внутрішньої енергії.
Вічний двигун другого роду створити неможливо.
Тепловий двигун — теплова машина циклічної дії, яка енергію, що виділяється під час згоряння палива, перетворює на механічну роботу.
Принцип роботи теплових двигунів: робоче тіло, одержуючи певну кількість теплоти Q1 від нагрівника, виконує механічну роботу A і передає деяку кількість теплоти Q2 холодильнику.
Будь-який тепловий двигун складається з трьох основних частин: нагрівника, робочого тіла, холодильника.
ККД теплової машини
Коефіцієнт корисної дії η двигуна — фізична величина, яка характеризує економічність теплового двигуна і дорівнює відношенню роботи, виконуваної двигуном за цикл, до кількості теплоти, одержуваної від нагрівника:
де Tн — температура нагрівника; Tх — температура холодильника.
Третій варіант другого закону термодинаміки (сформулював С. Карно)
Будь-яка реальна теплова машина, що працює з нагрівником, який має температуру Tн, і холодильником із температурою Tх, не може мати ККД, який перевищує ККД ідеальної теплової машини.
Цикл Карно
Щоб краще зрозуміти цикл Карно, відкриваємо відповідну симуляцію.
Як працює двигун внутрішнього згоряння
Принцип дії теплових двигунів легко зрозуміти через дві наступні анімації: чотиритактний двигун внутрішнього згоряння та дизельний двигун. Або через відео, які подані нижче.
Холодильний пристрій — це пристрій циклічної дії, який підтримує в холодильній камері температуру нижчу, ніж температура довкілля.
Як працює холодильний пристрій
Принцип дії холодильного пристрою легко зрозуміти через анімацію «Холодильник» або через відео «Як працює холодильник».
Фізична величина, яка характеризує ефективність роботи холодильного пристрою і дорівнює відношенню кількості теплоти, забраної за цикл від холодильної камери, до роботи зовнішніх сил, називається холодильним коефіцієнтом пристрою:
Закріплення набутих знань
Пройдіть інтерактивний тест онлайн уроку «Принцип дії теплових двигунів. Холодильна машина», побудований на основі контрольних запитань параграфа та додаткових завдань.
Тест "Принцип дії теплових двигунів. Холодильна машина"
Домашнє завдання
Вправи до онлайн уроку «Принцип дії теплових двигунів. Холодильна машина», які вкаже ваш учитель фізики.
Наприклад, Вправа 39, завдання 1, 3 за підручником «Фізика 10 клас, В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий».
