ІІІ. Повідомлення теми та мети уроку.

(На дошці розвішані таблиці з схемами теплових двигунів, малюнки різноманітних машин де застосовуються теплові двигуни)

Учитель. Розгляньте малюнки та схеми. Як ви вважаєте: про що ми будемо з вами розмовляти? Яка тема нашого уроку?

(Після відповідей учнів учитель закріплює на дошці плакат з темою уроку)

І\/. Вивчення нового матеріа лу.

Учитель. Всі прилади необхідні для того, щоб виконувати механічну роботу.

Давайте поміркуємо та дамо відповідь на таке запитання: при яких умовах за рахунок внутрішньої енергії може бути виконана максимальна робота?

 

Але які з цих процесів дійсно необхідні для розв'язанні задачі – отримання максимальної роботи за рахунок внутрішньої енергії палива? Вочевидь, що максимальна робота буде скоюватись при таких процесах, в яких виключено контакт гарячого тіла з холодним, так як при такому контакті відбувається теплопередача без виконання роботи.

Такими процесами можуть бути ізотермічний та адіабатний. В першому процесі розширення газу відбувається при сталій температурі, а в другому – газ розширюється без теплообміну з навколишнім середовищем та тілами.

Повне використання внутрішньої енергії для споєння роботи можливе лише при однократному розширенні газу, яке припиниться, як тільки тиск газу стане рівним зовнішньому. Для того щоб знову змогла бути скоєна робота розширення газу, поршень повинен знову бути переведено в початкове положення. Для того, щоб поршень повернути в початкове положення, газ необхідно стиснути до початкового об'єму. При цьому зовнішня сила повинна скоїти роботу стискання. Але, якщо стискання газу буде скоюватись за тією ж температурою (за тією ж ізотермою), тоді робота зовнішніх сил стане рівною роботі розширення газу, а корисна робота за цикл – довіюватиме нулю. Який висновок можна зробити? (учні пропонують відповіді) стискання газу повинно відбуватись за більш низькою температурою.

Для того, щоб знизити температуру газу, не припускаючи при цьому передачу кількості теплоти від нього к іншим тілам, які мають більш низьку температуру, повинно бути використано адіабатний процес.

Після ізотермічного розширення при температурі нагрівача Т₁ газ продовжує розширюватись адіабатично до температури Т₂. Далі повинна бути скоєна робота ізотермічного стискання за більш низькою температурою. Для цього необхідно мати термостат, що має температуру Т₂. ним може бути навколишнє середовище або спеціальний пристрій – холодильник.

Ізотермічне стискання доводять до якогось проміжного об'єму. В результаті газ віддає холодильнику деяку кількість теплоти, що дорівнює виконаній роботі стискання над газом. Далі газ стискають адіабатично до початкового об'єму так, щоб його температура стала рівною Т₁. При цьому газ в повному обсязі повернувся в початковий стан. Повна робота за цикл не дорівнює нулю.

Отримав при розширенні від тіла з температурою Т₁ (нагрівач) деяку кількість теплоти Q₁, газ неодмінно при стисканні віддає кількість теплоти Q₂ талу з більш низькою температурою Т₂ (холодильник). При цьому в роботу перетворюється тільки частина кількості теплоти Q1, що отримана від нагрівача, і дорівнює Q₁ – Q₂. Складемо схему процесу:

Ефективність роботи теплової машини оцінюється відношенням:

 

ŋ = А/ Q₁ = Q₁ – Q₂/ Q₁ - з формули ми бачимо, що в теплових двигунах ККД менше за 100%.

Французький інженер С.Карно з'ясував за яких умов ККД буде максимальний. Від вигадав ідеальну теплову машину з ідеальним газом в якості робочого тіла. ККД такого двигуна визначається виразом

 

ŋ = Т₁-Т₂/Т₁.

 

Роботу такої машини можна визначити за графіком:

Слід зазначити, що температура холодильника не може бути менша за навколишнє повітря. Тому підвищити ККД можна тільки підвищуючи температуру нагрівача. Однак, температура нагрівача не може перевищувати температуру плавлення матеріалів, із яких виготовлено двигун.

Максимальний ККД міг би мати тепловий двигун, в якому повністю відсутнє тертя і сторонні втрати тепла. Але в любому реальному двигуні є і тертя, й втрати тепла. Тому реальні теплові двигуни мають набагато менший ККД, ніж максимально можливий.

На наступних уроках ми з вами з'ясуємо які бувають теплові двигуни, які існують шляхи підвищення ККД теплових двигунів, як впливають теплові двигуни на навколишнє середовище.

 

І\/. Домашнє завдання.

Вивчити § 35, самостійно розглянути § 36, підготувати питання стосовно навчальних проектів.

 

Урок №

Тема. Розв'язування задач.

Завдання уроку:

освітнє: формувати уміння та навички учні розв'язувати задачі;

розвиваюче: розвивати логічне мислення, зорову пам'ять;

виховне: виховувати навички самостійної роботи.

Тип уроку: урок розв'язування задач.

Обладнання уроку: роздавальний матеріал.

План уроку

№ етапу	Етапи	Час	Прийоми та методи
І.	Організаційний момент.	1 хв.	Коментар вчителя
ІІ.	Актуалізація опорних знань.	3 хв.	Навчальна гра „Один за всіх і...”
ІІІ.	Розв'язування задач.	40 хв.	Дидактична гра „Повторялка”
І\/.	Домашнє завдання.	1 хв.	Коментар вчителя

 

 

Перебіг уроку.

 

І. Організаційний момент.

(Учитель повідомляє тему та мету уроку)