Теплові двигуни і захист навколишнього середовища

___________

План-конспект

уроку фізики  у 8 класі

Тема уроку:  Теплові двигуни і захист навколишнього середовища

Мета уроку: навчальна – ознайомити учнів з екологічними проблемами використання  теплових двигунів.

розвивальна – формувати в учнів вміння користуватися науково-популярною літературою та виявлення творчих здібностей при розв’язуванні вправ;

виховна – виховати трудолюбивість, точність і чіткість при відповідях  і розв’язуванні завдань та навчити дітей  «бачити» фізику навколо себе.

Тип уроку: комбінований

План уроку

1. Екологічні проблеми використання теплових двигунів.
2. Захист навколишнього середовища
3. Контрольні питання.
4. Навчаємося розв’язувати задачі.
5. Поміркуй і відповідай

І. Організаційна частина (привітання, перевірка д/з)

ІІ. Мотивація пізнавальної діяльності учнів

Оголошення теми і мети уроку

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Екологічні проблеми використання теплових двигунів

У своєму житті ми постійно зустрічаєтеся з різноманітними двигунами. Вони надають рух автомобілям і літакам, тракторам, кораблям й залізничним локомотивам. Електричний струм виробляється переважно за допомогою теплових машин. Саме поява й подальше поширення теплових машин забезпечили можливість для швидкого розвитку промисловості в XVIII–XX ст.

Робота теплових машин пов’язана з використанням викопного палива. Сучасне світове співтовариство використовує енергетичні ресурси у величезних масштабах. Наприклад, за 2007 рік енергоспоживання склало приблизно 5·10¹⁷ кДж.

Всі теплові втрати в різних теплових двигунах призводять до підвищення внутрішньої енергії оточуючих тіл і, врешті-решт, атмосфери. Здавалося б, що вироблення 5·10¹⁷ кДж енергії за рік, віднесена до площі освоєної людиною суші (8,5 млрд га), дасть незначну величину 0,15 Вт/м² порівняно з надходженням променистої енергії Сонця на земну поверхню: 1,36 кВт/м².

Топки теплових електростанцій, двигуни внутрішнього згоряння автомобілів, літаків й інших машин викидають в атмосферу шкідливі для людини речовини, наприклад сірчисті сполуки, оксиди азоту, вуглеводні, чадний газ, хлор і т. ін. Ці речовини потрапляють в атмосферу, а з неї — у різні частини ландшафту. Оксиди сірки й азоту поєднуються з атмосферною вологою, утворюючи сульфатну й нітратну кислоти.

Забруднення повітря й водойм, загибель хвойних лісів і багато інших свідчень катастрофічного становища природи відзначено в ряді регіонів України й азіатської частини Росії.

Застосування парових турбін на електростанціях вимагає багато води й великих площ, які відводяться під ставки для охолодження відпрацьованої пари. Зі збільшенням потужності електростанцій потреба у воді й нових площах різко зростає.

Величезна кількість продуктів згоряння палива, зокрема, вуглекислий газ, зумовлюють виникнення так званого «парникового ефекту».

Справа в тому, що вуглекислий газ вільно пропускає енергію сонячного випромінювання до Землі, але не «випускає» назад у космічний простір теплове випромінювання нагрітої Сонцем поверхні Землі. У результаті температура повітря поблизу земної поверхні підвищується.

Посилення парникового ефекту, обумовлене викидами величезних кількостей вуглекислого газу, може призвести до глобального потепління, що загрожує катастрофічними наслідками. Наприклад, воно вже почало призводити до танення полярних льодів і гірських льодовиків, і, якщо парниковий ефект буде посилюватися, рівень Світового океану почне підніматися. За деякими оцінками, він може піднятися більш ніж на метр, що призведе до затоплення величезних прибережних територій.

2. Захист навколишнього середовища

Людство не може відмовитися від використання машин у своїй діяльності. Тому боротьба зі шкідливими наслідками роботи теплових двигунів ведеться за декількома напрямками.

Перший напрямок: удосконалення теплових двигунів, підвищення їх ККД дозволяє одержувати ту саму механічну енергію при спалюванні меншої кількості палива.

Другий напрямок: використання енергозберігаючих технологій — при цьому споживання енергії на виробництво тієї самої продукції (наприклад, одного автомобіля) значно зменшується.

Третій напрямок: пошук і використання джерел енергії, у яких не спалюють паливо. Це, наприклад, атомні електростанції, проектовані термоядерні електростанції, використання енергії Сонця, вітру, морських припливів тощо.

Необхідність значно знизити викид забруднюючих речовин призвела до використання нових видів палива, зокрема до будівництва атомних електростанцій (АЕС). Але на атомних електростанціях виникають інші проблеми: поховання небезпечних радіоактивних відходів, а також проблема безпеки.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.   Який приблизно ККД сучасних теплових двигунів?
2.   Які теплові двигуни найсильніше забруднюють повітря у великих містах?
3.   Як впливає неповне згоряння палива на величину ККД теплового двигуна?
4.   Що роблять для зниження шкідливих наслідків роботи теплових двигунів?

ІV. Закріплення вивченого матеріалу

1. Навчаємося розв’язувати задачі

1. Який ККД теплового двигуна, що виконав корисну роботу 35 кДж, якщо при повному згорянні палива виділилася енергія 100 кДж?

2. Тепловий двигун, ККД якого дорівнює 35%, виконав корисну роботу 700 кДж. Яка кількість теплоти виділилося при згорянні палива?

2. Поміркуй і відповідай

1. Наведіть приклади вирішення екологічних проблем, пов’язаних з використанням теплових двигунів.

2. Що таке ТЕЦ? У чому перевага ТЕЦ порівняно з тепловими електростанціями інших типів?

V. Домашнє завдання:

Опрацювати теоретичний матеріал за конспектом та виконати вправи у зошиті