???
1. Welk apparaat wordt een warmtemotor genoemd?
2. Wat is de rol van de verwarming, koelkast en werkvloeistof in een verbrandingsmotor?
3. Wat wordt het motorrendement genoemd?
4. Wat is de maximale waarde van het rendement van de verbrandingsmotor?

Gya Myakishev, BB Bukhovtsev, NN Sotsky, natuurkunde Grade 10

Als je correcties of suggesties hebt voor deze les,

Om de motor zijn werk te laten doen, is een drukverschil nodig aan beide zijden van de motorzuiger of turbinebladen. In alle verbrandingsmotoren wordt dit drukverschil bereikt door de temperatuur van de werkvloeistof met honderden graden te verhogen ten opzichte van de omgevingstemperatuur. Deze temperatuurstijging treedt op wanneer de brandstof wordt verbrand.

De werkvloeistof voor alle verbrandingsmotoren is gas (zie § 3.11), dat arbeid verricht tijdens expansie. Laten we de begintemperatuur van de werkvloeistof (gas) aanduiden via t 1 ... Deze temperatuur in stoomturbines of machines wordt verkregen door stoom in een stoomketel. In verbrandingsmotoren en gasturbines treedt een temperatuurstijging op wanneer brandstof in de motor zelf wordt verbrand. Temperatuur t 1 heet de temperatuur van de verwarming.

De rol van de koelkast

Naarmate het werk wordt gedaan, verliest het gas energie en koelt het onvermijdelijk af tot een bepaalde temperatuur. t 2 ... Deze temperatuur kan niet lager zijn dan de omgevingstemperatuur, omdat anders de gasdruk lager wordt dan atmosferisch en de motor niet kan werken. Meestal is de temperatuur t 2 iets hoger dan de omgevingstemperatuur. Dit wordt de koelkasttemperatuur genoemd. Een koelkast is een atmosfeer of speciale apparaten voor het koelen en condenseren van afvalstoom - condensors. In het laatste geval kan de temperatuur van de koelkast iets lager zijn dan de temperatuur van de atmosfeer.

Dus in de motor kan de werkvloeistof tijdens expansie niet al zijn interne energie besteden aan het uitvoeren van werk. Een deel van de energie wordt onvermijdelijk overgebracht naar de atmosfeer (koelkast) samen met de uitlaatstoom of uitlaatgassen van verbrandingsmotoren en gasturbines. Dit deel van de interne energie gaat onherstelbaar verloren. Dit is precies wat de tweede wet van de thermodynamica in de formulering van Kelvin zegt.

Een schematisch diagram van een warmtemotor is weergegeven in figuur 5.15. Het werklichaam van de motor ontvangt de hoeveelheid warmte tijdens de verbranding van brandstof Q 1 , werk doen MAAR" en geeft de hoeveelheid warmte door aan de koelkast | Q 2 | <| Q 1 |.

Efficiëntie van de warmtemotor

Volgens de wet van behoud van energie is de arbeid van de motor gelijk aan:

(5.11.1)

waar Q 1 - de hoeveelheid warmte die van de kachel wordt ontvangen, a Q 2 - de hoeveelheid warmte die aan de koelkast wordt gegeven.

Het rendement van een warmtemotor is de arbeidsverhouding MAAR", uitgevoerd door de motor, tot de hoeveelheid warmte die van de verwarming wordt ontvangen:

(5.11.2)

In een stoomturbine is de verwarmer een stoomketel en in verbrandingsmotoren de verbrandingsproducten zelf.

Aangezien in alle motoren een bepaalde hoeveelheid warmte naar de koelkast wordt overgebracht, is η< 1.

Toepassing van warmtemotoren

Van het grootste belang is het gebruik van warmtemotoren (voornamelijk krachtige stoomturbines) in thermische krachtcentrales, waar ze de rotoren van generatoren van elektrische stroom aandrijven. Ongeveer 80% van alle elektriciteit in ons land wordt opgewekt in thermische centrales.

Ook in kerncentrales worden warmtemotoren (stoomturbines) geïnstalleerd. Deze stations gebruiken de energie van atoomkernen om stoom op hoge temperatuur te produceren.

Warmtemotoren worden voornamelijk gebruikt in alle belangrijke vormen van modern transport. Op auto's worden verbrandingsmotoren met zuigers met externe vorming van een brandbaar mengsel (carburateurmotoren) en motoren met de vorming van een brandbaar mengsel direct in de cilinders (dieselmotoren) gebruikt. Dezelfde motoren zijn geïnstalleerd op tractoren.

Per spoor tot het midden van de XX eeuw. de hoofdmotor was een stoommachine. Nu worden voornamelijk diesellocomotieven en elektrische locomotieven gebruikt. Maar elektrische locomotieven krijgen ook energie van warmtemotoren van elektriciteitscentrales.

In het watertransport worden zowel verbrandingsmotoren als krachtige turbines voor grote schepen gebruikt.

In de luchtvaart worden zuigermotoren geïnstalleerd op lichte vliegtuigen en turboprop- en straalmotoren, ook wel warmtemotoren genoemd, op enorme voeringen. Straalmotoren worden ook gebruikt op ruimteraketten.

De moderne beschaving is ondenkbaar zonder warmtemotoren. We zouden geen goedkope elektriciteit hebben en zouden verstoken zijn van alle vormen van modern hogesnelheidsvervoer.

Het werk van veel soorten machines wordt gekenmerkt door zo'n belangrijke indicator als de efficiëntie van een warmtemotor. Elk jaar streven ingenieurs ernaar om meer geavanceerde technologie te creëren, die met minder het maximale resultaat uit het gebruik ervan zou halen.

Apparaat voor warmtemotor

Voordat u begrijpt wat het is, moet u begrijpen hoe dit mechanisme werkt. Zonder de principes van zijn actie te kennen, is het onmogelijk om de essentie van deze indicator te achterhalen. Een warmtemotor is een apparaat dat wel werkt door interne energie te gebruiken. Elke warmtemotor die in een mechanische verandert, gebruikt de thermische uitzetting van stoffen met een temperatuurstijging. In solid-state motoren is het niet alleen mogelijk om het volume van de materie te veranderen, maar ook de vorm van het lichaam. De werking van een dergelijke motor is onderworpen aan de wetten van de thermodynamica.

Werkingsprincipe:

Om te begrijpen hoe een warmtemotor werkt, is het noodzakelijk om de basis van het ontwerp ervan te overwegen. Om het apparaat te laten functioneren, zijn twee lichamen vereist: warm (verwarmer) en koud (koelkast, koeler). Het werkingsprincipe van warmtemotoren (efficiëntie van warmtemotoren) hangt af van hun type. Vaak fungeert een stoomcondensor als een koelkast en elk type brandstof dat in een vuurhaard brandt, is een verwarming. Het rendement van een ideale warmtemotor wordt gevonden door de volgende formule:

Rendement = (Verwarmen - Koelen) / Verwarmen. x 100%.

Tegelijkertijd kan het rendement van een echte motor nooit hoger zijn dan de waarde die volgens deze formule wordt verkregen. Ook zal deze indicator nooit de bovengenoemde waarde overschrijden. Om de efficiëntie te verbeteren, wordt meestal de temperatuur van de verwarming verhoogd en de temperatuur van de koelkast verlaagd. Beide processen worden beperkt door de werkelijke bedrijfsomstandigheden van de apparatuur.

Tijdens de werking van een warmtemotor wordt er gewerkt, omdat het gas energie begint te verliezen en afkoelt tot een bepaalde temperatuur. Dit laatste is meestal enkele graden boven de omringende atmosfeer. Dit is de temperatuur van de koelkast. Zo'n speciaal apparaat is ontworpen voor koeling gevolgd door condensatie van de uitlaatstoom. Waar condensatoren aanwezig zijn, is de temperatuur van de koelkast soms lager dan de omgevingstemperatuur.

In een warmtemotor is het lichaam, wanneer het wordt verwarmd en uitgezet, niet in staat om al zijn interne energie op te geven om werk te doen. Een deel van de warmte wordt samen met of stoom naar de koelkast overgebracht. Dit deel van de thermiek gaat onvermijdelijk verloren. Tijdens de verbranding van brandstof ontvangt de werkvloeistof een bepaalde hoeveelheid warmte Q 1 van de verwarmer. Tegelijkertijd voert het nog steeds werk A uit, waarbij het een deel van de thermische energie naar de koelkast overdraagt: Q 2

Efficiëntie kenmerkt de efficiëntie van een motor bij vermogensconversie en transmissie. Deze indicator wordt vaak gemeten als een percentage. Efficiëntie formule:

η * A / Qx100%, waarbij Q - verbruikte energie, A - nuttig werk.

Op basis van de wet van behoud van energie kunnen we concluderen dat het rendement altijd minder dan één zal zijn. Met andere woorden, er zal nooit nuttiger werk zijn dan de energie die eraan wordt besteed.

Motorrendement is de verhouding tussen nuttig werk en de door de verwarming geleverde energie. Het kan worden weergegeven in de vorm van deze formule:

η = (Q 1-Q 2) / Q 1, waarbij Q 1 de warmte is die wordt ontvangen van de verwarming en Q 2 wordt gegeven aan de koelkast.

Werking van de warmtemotor

Het werk van een warmtemotor wordt berekend met behulp van de volgende formule:

A = |QH | - | Q X |, waarbij A arbeid is, Q H is de hoeveelheid warmte die wordt ontvangen van de verwarming, Q X is de hoeveelheid warmte die aan de koeler wordt gegeven.

|QH | - | Q X |) / | Q H | = 1 - | Q X | / | Q H |

Het is gelijk aan de verhouding tussen het werk dat de motor doet en de hoeveelheid ontvangen warmte. Bij deze overdracht gaat een deel van de warmte-energie verloren.

Carnot-motor

Het maximale rendement van een warmtemotor wordt waargenomen in het Carnot-apparaat. Dit komt door het feit dat het in dit systeem alleen afhangt van de absolute temperatuur van de verwarming (Tn) en koeler (Tx). Het rendement van een werkende verbrandingsmotor wordt bepaald door de volgende formule:

(Тн - ) / Тн = - Тх - .

De wetten van de thermodynamica maakten het mogelijk om het maximale rendement te berekenen dat mogelijk is. Voor het eerst werd deze indicator berekend door de Franse wetenschapper en ingenieur Sadi Carnot. Hij vond een warmtemotor uit die op ideaal gas werkte. Het werkt in een cyclus van 2 isothermen en 2 adiabats. Het principe van zijn werking is vrij eenvoudig: een verwarmingscontact wordt met gas naar het vat gebracht, waardoor de werkvloeistof isotherm uitzet. Tegelijkertijd functioneert het en ontvangt het een bepaalde hoeveelheid warmte. Daarna wordt het vat geïsoleerd. Desondanks blijft het gas expanderen, maar nu al adiabatisch (zonder warmte-uitwisseling met de omgeving). Op dit moment daalt de temperatuur tot het niveau van de koelkast. Op dit moment staat het gas in contact met de koelkast, waardoor het bij isometrische compressie een bepaalde hoeveelheid warmte afgeeft. Daarna wordt het vat weer geïsoleerd. In dit geval wordt het gas adiabatisch gecomprimeerd tot zijn oorspronkelijke volume en toestand.

Rassen

Tegenwoordig zijn er veel soorten warmtemotoren die op verschillende principes en op verschillende brandstoffen werken. Ze hebben allemaal hun eigen efficiëntie. Deze omvatten het volgende:

Verbrandingsmotor (zuiger), een mechanisme waarbij een deel van de chemische energie van de brandende brandstof wordt omgezet in mechanische energie. Dergelijke apparaten kunnen gas en vloeistof zijn. Er wordt onderscheid gemaakt tussen 2- en 4-takt motoren. Ze kunnen een continue werkcyclus hebben. Volgens de methode voor het bereiden van een brandstofmengsel, zijn dergelijke motoren carburateur (met externe mengselvorming) en diesel (met interne). Volgens de soorten energieomzetters zijn ze onderverdeeld in zuiger, straal, turbine, gecombineerd. De efficiëntie van dergelijke machines is niet groter dan 0,5.

Een Stirlingmotor is een apparaat waarin de werkvloeistof zich in een besloten ruimte bevindt. Het is een soort externe verbrandingsmotor. Het werkingsprincipe is gebaseerd op periodieke koeling / verwarming van het lichaam met de ontvangst van energie als gevolg van een verandering in het volume. Het is een van de meest efficiënte motoren.

Turbine (roterende) motor met externe verbranding van brandstof. Dergelijke installaties worden meestal aangetroffen in thermische energiecentrales.

De turbine (roterende) verbrandingsmotor wordt gebruikt in thermische centrales in de piekmodus. Niet zo gebruikelijk als anderen.

De turbopropmotor genereert dankzij de propeller een deel van de stuwkracht. De rest haalt hij uit de uitlaatgassen. Het ontwerp is een rotatiemotor op de as waarvan een luchtpropeller is gemonteerd.

Andere soorten warmtemotoren

Raket, turbojet en die stuwkracht krijgen door de terugkeer van uitlaatgassen.

Solid-state motoren gebruiken een vast lichaam als brandstof. Tijdens het werken verandert niet het volume, maar de vorm. Bij het bedienen van de apparatuur wordt een extreem klein temperatuurverschil gebruikt.

Hoe u de efficiëntie kunt verbeteren

Is het mogelijk om het rendement van een warmtemotor te verhogen? Het antwoord moet gezocht worden in de thermodynamica. Ze bestudeert de onderlinge transformaties van verschillende soorten energie. Er is vastgesteld dat het onmogelijk is om alle beschikbare mechanische, enz. Te hebben. In dit geval vindt hun omzetting in warmte plaats zonder enige beperking. Dit is mogelijk vanwege het feit dat de aard van thermische energie gebaseerd is op de ongeordende (chaotische) beweging van deeltjes.

Hoe meer het lichaam opwarmt, hoe sneller de samenstellende moleculen zullen bewegen. De deeltjesbeweging zal nog chaotischer worden. Daarnaast weet iedereen dat orde gemakkelijk kan worden omgezet in chaos, wat heel moeilijk te ordenen is.

Natuurkunde, graad 10

Les 25. Warmtemotoren. Efficiëntie van warmtemotoren

De lijst met vragen die in de les zijn behandeld:

1) Het concept van een warmtemotor;

2) Ontwerp en werkingsprincipe van een warmtemotor;

3) efficiëntie van een warmtemotor;

4) Carnot-cyclus.

Woordenlijst per onderwerp

Warmte motor - een apparaat waarin de interne energie van de brandstof wordt omgezet in mechanische energie.

efficiëntie ( efficiëntie) is de verhouding tussen het nuttige werk van een bepaalde motor en de hoeveelheid warmte die van de verwarming wordt ontvangen.

Verbrandingsmotor- een motor waarin brandstof direct in de werkkamer (binnenkant) van de motor wordt verbrand.

Straalmotor- een motor die de stuwkracht creëert die nodig is voor beweging door de interne energie van de brandstof om te zetten in de kinetische energie van de reactieve straal van de werkvloeistof.

Carnot-cyclus Is een ideaal circulair proces bestaande uit twee adiabatische en twee isotherme processen.

Verwarming- een apparaat waaruit het werkende lichaam energie ontvangt, waarvan een deel naar de uitvoering van het werk gaat.

Koelkast- een lichaam dat een deel van de energie van de werkvloeistof absorbeert (omgeving of speciale apparaten voor koeling en condensatie van afvalstoom, d.w.z. condensors).

werkend lichaam- een lichaam dat, uitzettend, wel werkt (het is gas of stoom)

Basis- en aanvullende literatuur over het onderwerp van de les:

1. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev BB, Sotskiy NN. Natuurkunde 10 klasse. Leerboek voor onderwijsorganisaties M.: Onderwijs, 2017. - pp. 269 - 273.

2. Rymkevich A.P. Het verzamelen van problemen in de natuurkunde. 10-11 klasse. -M.: Trap, 2014. - S. 87 - 88.

Open elektronische bronnen over het onderwerp van de les

Theoretisch materiaal voor zelfstudie

Sprookjes en mythen van verschillende naties getuigen dat mensen er altijd van hebben gedroomd om snel van de ene plaats naar de andere te gaan of snel dit of dat werk te doen. Om dit doel te bereiken waren apparaten nodig die in de ruimte konden werken of bewegen. Toen ze de wereld om hen heen observeerden, kwamen de uitvinders tot de conclusie dat om arbeid en snelle beweging te vergemakkelijken, het noodzakelijk is om de energie van andere lichamen te gebruiken, bijvoorbeeld water, wind, enz. Is het mogelijk om de interne energie van buskruit of een ander type brandstof voor eigen doeleinden te gebruiken? Als we een reageerbuis nemen, er water in gieten, sluiten met een stop en opwarmen. Bij verhitting zal het water koken en de gevormde waterdamp zal de plug naar buiten duwen. Het uitbreiden van stoom werkt wel. In dit voorbeeld zien we dat de interne energie van de brandstof is veranderd in de mechanische energie van de bewegende plug. Wanneer we de plug vervangen door een zuiger die in de buis kan bewegen, en de buis zelf door een cilinder, krijgen we de eenvoudigste warmtemotor.

Warmte motor - Een warmtemotor is een apparaat waarin de interne energie van de brandstof wordt omgezet in mechanische energie.

Laten we ons de structuur van de eenvoudigste verbrandingsmotor herinneren. Een verbrandingsmotor bestaat uit een cilinder waarbinnen een zuiger beweegt. De zuiger is door middel van een drijfstang verbonden met de krukas. Er zijn twee kleppen aan de bovenkant van elke cilinder. Een van de kleppen wordt inlaat genoemd en de andere wordt uitlaat genoemd. Om een ​​soepele zuigerslag te garanderen, is een zwaar vliegwiel aan de krukas bevestigd.

De werkcyclus van de verbrandingsmotor bestaat uit vier slagen: inlaat, compressie, werkslag, uitlaat.

Tijdens de eerste slag gaat de inlaatklep open en blijft de uitlaatklep gesloten. De naar beneden bewegende zuiger zuigt het brandbare mengsel de cilinder in.

Bij de tweede slag zijn beide kleppen gesloten. De omhoog bewegende zuiger comprimeert het brandbare mengsel, dat opwarmt wanneer het wordt samengedrukt.

Bij de derde slag, wanneer de zuiger in de bovenste stand staat, wordt het mengsel ontstoken door een elektrische vonk van een kaars. Het ontstoken mengsel vormt hete gassen, waarvan de druk 3-6 MPa is, en de temperatuur bereikt 1600-2200 graden. De drukkracht duwt de zuiger naar beneden, waarvan de beweging met het vliegwiel op de krukas wordt overgebracht. Na een sterke duw te hebben gekregen, zal het vliegwiel blijven draaien door traagheid, waardoor de beweging van de zuiger tijdens volgende slagen wordt gegarandeerd. Tijdens deze slag blijven beide kleppen gesloten.

Bij de vierde slag gaat de uitlaatklep open en worden de uitlaatgassen door een bewegende zuiger door een geluiddemper (niet weergegeven in de afbeelding) de atmosfeer in geduwd.

Elke warmtemotor bevat drie hoofdelementen: verwarming, werkvloeistof, koelkast.

Om het rendement van een warmtemotor te bepalen, wordt het begrip rendement geïntroduceerd.

Efficiëntie is de verhouding tussen het nuttige werk van een bepaalde motor en de hoeveelheid warmte die van de verwarming wordt ontvangen.

Q 1 - de hoeveelheid warmte die wordt ontvangen door verwarming

Vraag 2 - de hoeveelheid warmte die aan de koelkast wordt gegeven

- de arbeid die de motor per cyclus verricht.

Deze efficiëntie is reëel, d.w.z. het is deze formule die wordt gebruikt om echte warmtemotoren te karakteriseren.

Als we het vermogen N en de bedrijfstijd t van de motor kennen, kan het werk per cyclus worden gevonden met de formule:

Overdracht van ongebruikte energie naar de koelkast.

In de 19e eeuw stelde de Franse ingenieur Sadi Carnot, als resultaat van werkzaamheden aan warmtetechniek, een andere methode voor om de efficiëntie te bepalen (door middel van thermodynamische temperatuur).

De belangrijkste betekenis van deze formule is dat een echte warmtemotor die werkt met een verwarming met een temperatuur T 1 en een koelkast met een temperatuur T 2 geen rendement kan hebben dat het rendement van een ideale warmtemotor overschrijdt. Sadi Carnot, die uitzoekt bij welk gesloten proces de warmtemotor het maximale rendement zal hebben, stelde voor een cyclus te gebruiken bestaande uit 2 adiabatische en twee isotherme processen

De Carnot-cyclus is de meest efficiënte cyclus met de hoogste efficiëntie.

Er is geen warmtemotor met een rendement van 100% of 1.

De formule geeft de theoretische grens aan voor het maximale rendement van verbrandingsmotoren. Het laat zien dat hoe hoger de temperatuur van de verwarming en hoe lager de temperatuur van de koelkast, hoe efficiënter de verbrandingsmotor is. Alleen bij een koelkasttemperatuur gelijk aan het absolute nulpunt, η = 1.

Maar de temperatuur van de koelkast kan praktisch niet lager zijn dan de omgevingstemperatuur. U kunt de temperatuur van de kachel verhogen. Elk materiaal (vast) heeft echter een beperkte hittebestendigheid of hittebestendigheid. Bij verhitting verliest het geleidelijk zijn elastische eigenschappen en bij een voldoende hoge temperatuur smelt het.

Nu zijn de belangrijkste inspanningen van ingenieurs gericht op het verhogen van de efficiëntie van motoren door de wrijving van hun onderdelen, brandstofverliezen door onvolledige verbranding enz. te verminderen. De echte mogelijkheden om de efficiëntie te verhogen zijn hier nog steeds groot.

Het verhogen van het rendement van warmtemotoren en het dichter bij het maximaal mogelijke brengen is het belangrijkste technische probleem.

Warmtemotoren - stoomturbines worden ook geïnstalleerd in alle kerncentrales om stoom op hoge temperatuur te produceren. In alle belangrijke vormen van modern transport worden voornamelijk warmtemotoren gebruikt: in auto's - verbrandingsmotoren met zuigers; op water - verbrandingsmotoren en stoomturbines; op het spoor - diesellocomotieven met dieselinstallaties; in de luchtvaart - zuiger-, turbojet- en straalmotoren.

Laten we de prestatiekenmerken van warmtemotoren vergelijken.

Stoommachine - 8%.

Stoomturbine - 40%.

Gasturbine - 25-30%.

Verbrandingsmotor - 18-24%.

Dieselmotor - 40-44%.

Straalmotor - 25%.

Het wijdverbreide gebruik van warmtemotoren gaat niet voorbij zonder een spoor achter te laten voor het milieu: de hoeveelheid zuurstof neemt geleidelijk af en de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer neemt toe, de lucht is vervuild met chemische verbindingen die schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. Er dreigt klimaatverandering. Daarom is het vinden van manieren om de milieuvervuiling te verminderen tegenwoordig een van de meest dringende wetenschappelijke en technische problemen.

Voorbeelden en analyse van het oplossen van taken

1 ... Wat is het gemiddelde vermogen van een automotor als bij een snelheid van 180 km / u het benzineverbruik 15 liter per 100 km spoor is en het motorrendement 25% is?

Klas: 10

Lestype: Les in het leren van nieuw materiaal.

Het doel van de les: Het principe van de werking van een warmtemotor uitleggen.

Lesdoelen:

Educatief: studenten kennis laten maken met de soorten warmtemotoren, het vermogen ontwikkelen om de efficiëntie van warmtemotoren te bepalen, de rol en betekenis van TD in de moderne beschaving onthullen; de kennis van studenten over milieukwesties generaliseren en uitbreiden.

Ontwikkelen: aandacht en spraak ontwikkelen, presentatievaardigheden verbeteren.

Educatief: leerlingen een verantwoordelijkheidsgevoel geven jegens toekomstige generaties, in dit verband nadenken over de impact van warmtemotoren op het milieu.

Uitrusting: computers voor leerlingen, computer van de leraar, multimediaprojector, toetsen (in Excel), Natuurkunde 7-11 Bibliotheek met elektronische visuele hulpmiddelen. Cyrillus en Methodius.

Het onderwerp van onze les is "Warmtemotoren". (Dia 1)

Vandaag zullen we de soorten warmtemotoren terugroepen, de voorwaarden voor hun effectieve werking beschouwen en praten over de problemen die samenhangen met hun massaal gebruik. (Dia 2)

Voordat ik verder ga met de studie van nieuw materiaal, stel ik voor om te controleren hoe je hier klaar voor bent.

Frontale peiling:

- Geef de formulering van de eerste wet van de thermodynamica. (De verandering in de interne energie van het systeem tijdens de overgang van de ene toestand naar de andere is gelijk aan de som van de arbeid van externe krachten en de hoeveelheid warmte die aan het systeem wordt overgedragen. U = A + Q)

- Kan het gas worden verwarmd of gekoeld zonder warmte-uitwisseling met de omgeving? Hoe gebeurde dit? (Voor adiabatische processen.)(Dia 3)

- Schrijf de eerste wet van de thermodynamica op in de volgende gevallen: a) warmteoverdracht tussen lichamen in de calorimeter; b) het verwarmen van water in een alcohollamp; c) verwarming van het lichaam bij impact. ( maar) A = 0,Q = 0, U = 0; b) A = 0, U = Q; c) Q = 0, U = A)

- De figuur toont een cyclus die wordt uitgevoerd door een ideaal gas met een bepaalde massa. Teken deze cyclus op de p (T) en T (p) grafieken. In welke delen van de cyclus geeft het gas warmte af en waar neemt het op?

(In secties 3-4 en 2-3 geeft het gas een bepaalde hoeveelheid warmte af, en in secties 1-2 en 4-1 wordt de warmte geabsorbeerd door het gas.) (Slide 4)

Alle natuurkundige verschijnselen en wetten vinden toepassing in het dagelijks leven van de mens. De reserves aan interne energie in de oceanen en de aardkorst kunnen als praktisch onbeperkt worden beschouwd. Maar het hebben van deze reserves is niet genoeg. Het is noodzakelijk ten koste van energie om apparaten te kunnen bedienen die werk kunnen doen. (Dia 5)

Wat is de bron van energie? (diverse brandstoffen, wind, zon, eb en vloed)

Er zijn verschillende soorten machines die in hun werk de transformatie van het ene type energie in het andere implementeren.

Een warmtemotor is een apparaat dat de interne energie van een brandstof omzet in mechanische energie. (Dia 6)

Overweeg het apparaat en het werkingsprincipe van een warmtemotor. De warmtemotor werkt cyclisch.

Elke warmtemotor bestaat uit een verwarming, een werkvloeistof en een koelkast. (dia 7)

Efficiëntie met gesloten lus (dia 8)

Q 1 - de hoeveelheid warmte die wordt ontvangen door verwarming Q 1> Q 2

Q 2 - de hoeveelheid warmte die aan de koelkast wordt gegeven Q 2

A / = Q 1 - | Q 2 | - de arbeid verricht door de motor per cyclus?< 1.

Cyclus C. Carnot (dia 9)

T 1 - verwarmingstemperatuur.

T2 is de temperatuur van de koelkast.

Warmtemotoren worden voornamelijk gebruikt in alle belangrijke vormen van modern transport. Per spoor tot het midden van de XX eeuw. de hoofdmotor was een stoommachine. Nu worden voornamelijk diesellocomotieven en elektrische locomotieven gebruikt. In het begin werden stoommachines ook gebruikt in het watertransport, nu worden zowel verbrandingsmotoren als krachtige turbines voor grote schepen gebruikt.

Van het grootste belang is het gebruik van warmtemotoren (voornamelijk krachtige stoomturbines) in thermische krachtcentrales, waar ze de rotoren van generatoren van elektrische stroom aandrijven. Ongeveer 80% van alle elektriciteit in ons land wordt opgewekt in thermische centrales.

Ook in kerncentrales worden warmtemotoren (stoomturbines) geïnstalleerd Gasturbines worden veel gebruikt in raketten, spoorwegen en wegtransport.

Op auto's worden verbrandingsmotoren met zuigers met externe vorming van een brandbaar mengsel (carburateurmotoren) en motoren met de vorming van een brandbaar mengsel direct in de cilinders (dieselmotoren) gebruikt.

In de luchtvaart worden zuigermotoren geïnstalleerd op lichte vliegtuigen en turboprop- en straalmotoren, ook wel warmtemotoren genoemd, op enorme voeringen. Straalmotoren worden ook gebruikt op ruimteraketten. (Dia 10)

(Weergave van videoclips van de werking van de turbojetmotor.)

Laten we de werking van de verbrandingsmotor in meer detail bekijken. Een videoclip bekijken. (Dia 11)

Werking van een viertakt verbrandingsmotor.
1 slag: inname.
Maatregel 2: compressie.
3 takt: werktakt.
4e klok: loslaten.
Apparaat: cilinder, zuiger, krukas, 2 kleppen (inlaat en uitlaat), bougie.
Dode punten zijn de uiterste positie van de zuiger.
Laten we de prestatiekenmerken van warmtemotoren vergelijken.

• Stoommachine - 8%
• Stoomturbine - 40%
• Gasturbine - 25-30%
• Verbrandingsmotor - 18-24%
• Dieselmotor - 40-44%
• Straalmotor - 25% (dia 112)

Warmtemotoren en milieubescherming (dia 13)

De gestage groei van energiecapaciteiten - de toenemende verspreiding van getemd vuur - leidt ertoe dat de hoeveelheid vrijkomende warmte vergelijkbaar wordt met andere componenten van de warmtebalans in de atmosfeer. Dit kan niet anders dan leiden tot een stijging van de gemiddelde temperatuur op aarde. Stijgende temperaturen kunnen het smelten van gletsjers en een catastrofale stijging van het niveau van de Wereldoceaan bedreigen. Maar dit neemt niet de negatieve gevolgen van het gebruik van warmtemotoren weg. De emissie van microscopisch kleine deeltjes in de atmosfeer - roet, as, gebroken brandstof - neemt toe, wat leidt tot een toename van het "broeikaseffect" door een toename van de concentratie van kooldioxide over een lange periode. Dit leidt tot een stijging van de temperatuur van de atmosfeer.

Giftige verbrandingsproducten uitgestoten in de atmosfeer, producten van onvolledige verbranding van organische brandstof - hebben een schadelijk effect op flora en fauna. Vooral auto's vormen in dit opzicht een gevaar, waarvan het aantal schrikbarend toeneemt, en het reinigen van uitlaatgassen is moeilijk.

Dit alles stelt de samenleving voor een aantal ernstige problemen. (Dia 14)

Het is noodzakelijk om de efficiëntie te verhogen van structuren die de uitstoot van schadelijke stoffen in de atmosfeer voorkomen; om een ​​meer volledige verbranding van brandstof in automotoren te bereiken, evenals om de efficiëntie van het energieverbruik te verhogen, om het te besparen bij de productie en in het dagelijks leven.

Alternatieve motoren:

• 1. Elektrisch
• 2. Motoren aangedreven door zonne- en windenergie (dia 15)

Manieren om milieuproblemen op te lossen:

Gebruik van alternatieve brandstoffen.

Gebruik van alternatieve motoren.

Verbetering van de omgeving.

Een ecologische cultuur opvoeden. (Dia 16)

Jullie moeten allemaal binnen een jaar slagen voor het eengemaakte staatsexamen. Ik stel voor dat je een paar problemen uit deel A van de natuurkundedemo uit 2009 oplost. U vindt de taak op de desktops van uw computers.

Meer dan 240 jaar zijn verstreken sinds de eerste stoommachine werd gebouwd. Gedurende deze tijd hebben warmtemotoren de inhoud van het menselijk leven sterk veranderd. Het was het gebruik van deze machines waardoor de mensheid de ruimte in kon stappen, om de geheimen van de diepten van de zee te onthullen.

Geeft punten voor het werk in de les.

Vul voor het verlaten van de klas de tabel in.

In de les werkte ik	actief passief
Met mijn werk in de les, ik	tevreden / niet tevreden
De les leek mij	kort lang
Voor een les I	niet moe / moe
Lees ook Suzuki SX4 l met kilometerstand: lawaaierig interieur en gemeenheid van de generator Datsun mi-DO motor (hatchback) kenmerken, apparaat Olievolume in de camry-motor v50 2 Overzicht zwakke punten Polo sedan Volkswagen Polo verzinkt