Урок "Теплові двигуни"

Тема: Теплові двигуни і захист навколишнього  середовища.

Мета уроку:

Навчальна:

сформувати поняття про екологічні проблеми використання теплових двигунів;

поглибити розуміння учнями фізичних понять, що характеризують теплові явища;                   

перевірити знання учнів про теплові двигуни.

Розвивальна:

розвивати логічне мислення та пізнавальний інтерес учнів до фізики і позитивного  ставлення до навчання;        

розширити знання учнів про здоровий спосіб життя, мотивувати дбайливе ставлення до власного здоров’я.

Виховна:

виховувати прагнення берегти здоров’я, та захищати навколишнє середовище.

Очікувані результати:

учні знають екологічні проблеми використання теплових двигунів, вміють розв’язувати якісні та кількісні задачі по визначенню коефіцієнта корисної дії двигунів, розуміють у чому переваги ТЕЦ порівняно з тепловими електростанціями інших типів.

Тип уроку: комбінований урок.

Хід уроку:

І Організаційна частина:

1.Психологічна настанова:

- Покажи з яким настроєм ти прийшов на урок

- Посміхніться один одному, подаруйте посмішку.

ІІ Актуалізація знань учнів:

1. САМОСТІЙНА РОБОТА «Теплові двигуни»

Початковий рівень

1.    У легковому автомобілі використовують двигун внутрішнього згоряння. Виберіть правильне твердження.

     А) Впускний і випускний клапани двигуна внутрішнього зго­ряння відкриваються одночасно.

     Б) У двигуні внутрішнього згоряння внутрішня енергія пали­ва перетворюється в потенціальну енергію автомобіля.

     В) У вихлопних газах автомобіля містяться шкідливі для на­вколишнього середовища речовини.

2.    Виберіть правильне твердження щодо роботи парової турбіни.

      А) Парові турбіни використовують на літаках.

      Б) Парові турбіни використовують на автомобілях.

      В)Потужні парові турбіни застосовують на теплових електро­станціях. Середній рівень

1.    Де застосовують двигуни внутрішнього згоряння? Наведіть приклади.

2.    Який принцип роботи парової турбіни? Де її використовують?

 Достатній рівень

1.    Який ККД теплового двигуна,  що виконав корисну роботу 70 кДж, якщо при повному згорянні палива виділилася енергія 200 кДж?

2.    Теплова машина за один цикл одержує від нагрівника кількість теплоти 10 Дж і віддає холодильнику 6 Дж. Який ККД теплової машини?

Високий рівень

1.    Двигун потужністю 18 кВт за 3 год роботи витратив 12 кг гасу. Який ККД цього двигуна?

2.    Двигун витратив 6 кг гасу за 2 год. Яка потужність цього двигу­на, якщо його ККД дорівнює 25 % ? 

ІІІ  ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Екологічні проблеми використання теплових двигунів

У своєму житті ми постійно зустрічаємось 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.

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.

Бесіда з учнями  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. Підсумок

«Сніжна грудка».

Слово – речення – питання – відповідь.

Перший учень проговорює слово, що стосується даної теми, другий складає речення з цим словом, третій складає питання до цього слова, а четвертий відповідає на нього.

VІ. Домашнє завдання

Продовжити роботу над проектом «Здоров’я і навколишнє середовище»