Основи термодинаміки

Про матеріал

Розроблена методика проведення узагальнюючого уроку. Урок - ділова гра. Експертна комісія з кадрових питань проводила набір співробітників до нового відділу.

Перегляд файлу

Державний навчальний заклад

«Лісоводський професійний аграрний ліцей»

Н.Г. Волос

Основи термодинаміки (Узагальнюючий урок).

Лісоводи 2019р.

Урок

Тема: Основи термодинаміки (Узагальнюючий урок)

Мета уроку: Систематизувати, узагальнити, поглибити знання учнів з теми, формувати економічне й екологічне мислення учнів;

Розвиваюча: розвивати логічне мислення , вміння систематизувати та узагальнювати;

Виховна: виховувати навички самостійної роботи та роботи в команді, виховувати вміння презентувати своє повідомлення.

Тип уроку: урок систематизації та узагальнення знань (урок – ділова гра)

Унаочнення: схеми, таблиці.

Методи і прийоми: бесіда, розповідь викладача.

Література: підручник «фізика 10 клас» Сиротюк В. Баштовий В.«Збірник завдань для ДПА» Непорожня Л.В. Селезньов Ю.О.

Хід уроку

І. Організаційний момент

Доброго дня всім. Ми вивчили розділ «Основи термодинаміки». Сьогодні на уроці узагальнимо, систематизуємо знання про внутрішню енергію, зміну внутрішньої енергії, роботу термодинамічного процесу, а також поглибимо знання про наукову основу термодинаміки – теплові двигуни , холодильні машини. Більша частина двигунів на Землі – це теплові двигуни. Уявити сучасне життя без них просто неможливо. Цей урок проведемо у вигляді ділової гри. Наша лабораторія запросила всіх вас для того, щоб провести набір співробітників до нового відділу. На засідання присутні експертна комісія з кадрових питань (адміністрація, викладачі) та претенденти на пропоновані посади (учні групи). Ознайомтесь з умовами проведення відбору.

1. Подати заявку на конкурс (представлення себе)

2.Пройти тестування з фахових знань

3.Презентувати повідомлення з теми

4. Отримати резюме від комісії

Всі згодні. Одна з груп (а їх чотири) сьогодні отримає роботу, тому пропоную показати на що ви здатні.

ІІ. Перший етап роботи – представлення (кожний представник групи представить себе, група за це отримає 1 бал – адже ви маєте працювати командою). Добре. А тепер переходимо до другого етапу – перевірки фахових знань.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Другий етап роботи – перевірка фахових знань. За результати будуть враховуватись час виконання, правильність результатів.

Перевірка знань:

Визначте, які з наступних тверджень вірні, а які хибні:

Коли сірник внесли у полум'я свічки, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок механічної роботи;
Коли сірник запалити об коробок, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок теплопередачі;
Коли пилка нагрілась після розпилювання дров, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок механічної роботи ;
Коли штучний супутник нагрівся під час входження в атмосферу Землі, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок теплопередачі;
Коли склянку з водою кімнатної температури поставити в холодильник, то внутрішня енергія зменшилась внаслідок теплопередачі;
Коли дах будинку нагрівся піл прямими променями сонця, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок теплопередачі.

Наступне завдання на швидкість:

Скласти правильні формули

Як ви вже побачили – ці формули – виражають перший закон термодинаміки.

Тестові завдання

Вам необхідно їх виконати на дошці. За результати будуть враховуватись час виконання, правильність результатів (учні виходять до дошки і розв'язують задачі)

ІІІ. Захист учнівських повідомлень.

Наступний етап нашої роботи – це представлення ваших повідомлень.

Два тижні тому ви отримали завдання підготувати повідомлення за наданими темами: «Теплові двигуни», «Способи підвищення ККД теплових двигунів. Роль теплових двигунів народному господарстві», «Проблеми парникового ефекту та руйнування озонового шару атмосфери», «Екологічно чисті види палива для теплових двигунів»

(учні ознайомлюють із своїми роботами)

Теплові двигуни

Тепловий двигун – це машина, яка перетворює внутрішню енергію палива в механічну енергію.

Енергія, яка виділяється під час згоряння палива, через теплообмін передається газу. Газ, розширюючись виконує роботу проти зовнішніх сил і надає руху механізму.

Більшість літаків, кораблів, машин, автомобілів обладнанні саме такими двигунами.

Вид транспорту	Вид двигуна
Автомобільний	Карбюраторний, дизельний
Залізнодорожний	Дизельний, електричний
Водний	Парова турбіна
Повітряний	Поршневий, реактивний, турбореактивний

Способи підвищення ККД теплових двигунів. Роль теплових двигунів в народному господарстві

Для характеристики теплових двигунів ввели ККД (коефіцієнт корисної дії).

Максимальний тепловий ККД не може дорівнювати 100%.

Тому що неможливо повного перетворення внутрішньої енергії газу в роботу теплових двигунів. Це обумовлено необоротністю процесів у природі. Якби теплота могла мимовільно повертатися від холодильника до нагрівача, то внутрішня енергія могла б бути цілком перетворена в корисну роботу будь-якого теплового двигуна.

ККД можна підвищити шляхом:

Теплові машини широко використовуються в народному господарстві. Потужні парові турбіни приводять у рух ротори генераторів, які виробляють електричний струм. Близько 60% усієї електроенергії в Україні виробляють на теплових електростанціях. Залізницями водять потяги потужні тепловози.

Водним шляхом – теплоходи.

Мільйони автомобілів із двигунами внутрішнього згоряння перевозять вантажі й пасажирів. Поршневі,турбогвинтові та турбореактивні двигуни піднімають літаки та гелікоптери.

За допомогою реактивних двигунів здійснюють запуски штучних супутників , космічних кораблів.

Двигуни внутрішнього згорання є основою механічних виробничих процесів у сільському господарстві. Їх використовують на тракторах, комбайнах, самохідних шасі, насосних станціях.

Поважні тепер теплові двигуни

Бо людям полегшують працю вони;

Орють, засівають, збирають зерно,

Без них, як без рук, все одно.

Проблеми «парникового ефекту» та руйнування озонового шару атмосфери

Повсюдне застосування теплових двигунів впливає на навколишнє середовище. Відповідно до законів термодинаміки виробництво електричної і механічної енергії не може бути здійснене без відводу в навколишнє середовище значної кількості теплоти. В природі відбувається теплове забруднення. Досить порівняти температуру газоподібних процесів згоряння з температурою навколишнього середовища. (у двигунів внутрішнього згоряння 1600 – 2500С ̊).

Це призводить до поступового підвищення температури на Землі. На сьогодні потужність двигунів становить КВТ. Коли вона буде 3 х КВТ, то середня температура підвищиться на С ̊. Таке підвищення може спричинити загрозу танення льодовиків і підвищення рівня Світового океану.

Проблеми парникового ефекту

В процесі згорання палива у великих масштабах виділяється оксид карбону (СО₂)

Оксид карбону поряд з водяною парою призводить до виникнення «парникового ефекту». Температура на поверхні Землі внаслідок «парникового ефекту» на 35С ̊ вища за ту, яка б була без нього.

Руйнування озонового шару атмосфери

Для спалювання палива в теплових машинах витрачається велика кількість кисню. На згоряння палива витрачається від 15% до 35% кисню, який виробляється зеленими рослинами.

Повітря забруднюється золою, пластівцями сажі. Енергетичні установки викидають в атмосферу щорічно 230 - 290 мільйонів куб. метрів золи.

Екологічно чисті види палива для теплових двигунів.

Негативні зміни в екології, пов'язані з використанням теплових двигунів, уже давно привернули увагу учених всього світу. Роботи ведуться в чотирьох напрямках:

1. Для більш повного згоряння палива в парову суміш двигунів внутрішнього згоряння, додають водень.

2. Для кращого очищення вихлопних і паливних газів застосовують спеціальні фільтри, присадки до палива, а також спеціальну обробку газів перед їх викидом в атмосферу.

3. Пошуки нового, більш чистого виду палива. Широко використовується в якості палива попередньо очищений природній газ, а також спирти.

4. Ведуться великі дослідницькі роботи по створенню водневого та сонячного двигунів.