Тепловые машины

Цель урока:

Дать определение теплового двигателя, виды тепловых двигателей, опытная иллюстрация тепловых машин. Дать ответ на вопрос как внутреннюю энергию превратить в механическую. Узнать устройство и принцип действие ДВС.

Задачи урока:

Образовательная: учить решать задачи на тепловой двигатель, на работу газа и пара при расширении. Дать теоретические сведения о тепловых машинах, показать опыты по теме.
Развивающая: развивать наглядно-образное мышление, совершенствовать навыки решения задач.
Воспитательная: воспитывать гуманное отношение к природе.

Оборудование: Видео урок «Работа пара и газа. ДВС», интерактивный тест «Vip test» по теме Энергия, раздаточный материал на каждый стол, модель теплового двигателя, оборудование для опыта.

Ход урока.

1. Повторение.
На сегодняшнем уроке мы рассмотрим работу газа и пара при расширении, познакомимся с тепловыми двигателями.
Прежде, чем непосредственно перейти к новой теме, давайте немного поработаем.
        Пройдем тестирование по теме Количество теплоты и удельная теплота сгорания. На рабочих столах своих компьютеров запустите программу Vip test, в которой вам нужно ответить на 15 вопросов и сразу получить оценки за тест.

Комментарий для учителей. (Вопросы теста. Можно использовать любую оболочку для тестирования)

                   1. Количеством теплоты называют ту часть внутренней энергии, которую;

1.  тело получает от другого тела в процессе теплопередачи;          

2.  имеет тело;

3.  тело получает или теряет при теплопередаче;

4.  получает тело при совершении работы.

                    2.  Количество теплоты, израсходованное на нагревание тела, зависит от:

1.  массы, объема и рода вещества;

2.  изменения его температуры, плотности и рода вещества;

3.  массы тела и температуры;

4.  рода вещества, его массы и изменения температуры.

                 3.   Как называют количество тепла, которое необходимо для нагревания вещества массой 1 кг на 1°С?

1.  теплопередачей;

2.  удельной теплоемкостью этого вещества;

3.  изменением внутренней энергии.

               4. Какой буквой обозначают удельную теплоемкость?

1.   q;                    

2.   m;                  

3.   Q;                   

4.   с

          5. В каких единицах измеряется количество теплоты?

1.   Дж, кДж;                   

2.   Дж/с;            

3.  Дж/кг* ⁰С;   

4.   Вт.

                 6. В каких единицах измеряется удельная теплоемкость?

1.   Дж, кДж;   
2.   Дж/с;          
3.   Дж/кг* ⁰С; 
4.   Вт.

              7. В термос и стакан налили холодную воду, оба сосуда закрыли и поместили в теплую

комнату. В каком сосуде больше повысится температура воды через 1 час?

1.  в термосе;                  

2.  в обоих сосудах одинаково;             

3.  в стакане.

                 8.В какой из двух сосудов калориметра нужно налить воду для определения удельной теплоемкости?

1.   во внешний сосуд;

2.  в промежуток между внутренним и внешним сосудами;

3.  во внутренний сосуд;           

4   в любой из двух сосудов, второй не нужен.

               9. Какая из указанных физических величин не применяется при вычислении количества

теплоты, затрачиваемой на нагревание тела?

1.   начальная температура тела;        

2.   конечная температура тела;          

3.   масса тела;

4.   объем тела;             

          10.При каком процессе количество теплоты рассчитывается по формуле Q = cm(t₂ – t₁)?

1.  при превращении жидкости в пар;              

2.   при плавлении;

3.  при сгорании топлива;                        

4.  при нагревании тела в одном агрегатном состоянии.

                 11. Как надо понимать, что удельная теплоемкость меди 380 Дж/кг°С ?

1.   для нагревания меди массой 380 кг на 1 °С требуется 1 Дж энергии;

2.   для нагревания меди массой 1 кг на 380 °С требуется 1 Дж энергии;

3.   для нагревания меди массой 1 кг на 1 °С требуется 380 Дж энергии.

                12.Какой физический параметр определяет количество теплоты, выделяющейся при сгорании 1 кг вещества?

1.     удельная теплота сгорания;         

2.     удельная теплоемкость;

3.     удельная теплота парообразования;      

4.     удельная теплота плавления.

               13. При передаче телу массой m некоторого количества теплоты агрегатное состояние тела не изменилось. По какой формуле в этом случае можно вычислить количество теплоты?

1.    A ∙ Q = q ∙ m;             

2.    Q = λ ∙ m;    

3.    Q = cm(t₂ –t₁);         

4.     Q = ν ∙ m;   

Открытый урок физики в 8-м классе по теме "Тепловые машины"

Цель урока:

Дать определение теплового двигателя, виды тепловых двигателей, опытная иллюстрация тепловых машин. Дать ответ на вопрос как внутреннюю энергию превратить в механическую. Узнать устройство и принцип действие ДВС.

Задачи урока:

Образовательная: учить решать задачи на тепловой двигатель, на работу газа и пара при расширении. Дать теоретические сведения о тепловых машинах, показать опыты по теме.
Развивающая: развивать наглядно-образное мышление, совершенствовать навыки решения задач.
Воспитательная: воспитывать гуманное отношение к природе.

Оборудование: Видео урок «Работа пара и газа. ДВС», интерактивный тест «Vip test» по теме Энергия, раздаточный материал на каждый стол, модель теплового двигателя, оборудование для опыта.

Ход урока.

1. Повторение.
На сегодняшнем уроке мы рассмотрим работу газа и пара при расширении, познакомимся с тепловыми двигателями.
Прежде, чем непосредственно перейти к новой теме, давайте немного поработаем.
Пройдем тестирование по теме Количество теплоты и удельная теплота сгорания. На рабочих столах своих компьютеров запустите программу Vip test, в которой вам нужно ответить на 15 вопросов и сразу получить оценки за тест.

Комментарий для учителей. (Вопросы теста. Можно использовать любую оболочку для тестирования)

1. Количеством теплоты называют ту часть внутренней энергии, которую;

1. тело получает от другого тела в процессе теплопередачи;

2. имеет тело;

3. тело получает или теряет при теплопередаче;

4. получает тело при совершении работы.

2. Количество теплоты, израсходованное на нагревание тела, зависит от:

1. массы, объема и рода вещества;

2. изменения его температуры, плотности и рода вещества;

3. массы тела и температуры;

4. рода вещества, его массы и изменения температуры.

3. Как называют количество тепла, которое необходимо для нагревания вещества массой 1 кг на 1°С?

1. теплопередачей;

2. удельной теплоемкостью этого вещества;

3. изменением внутренней энергии.

4. Какой буквой обозначают удельную теплоемкость?

1. q;

2. m;

3. Q;

4. с

5. В каких единицах измеряется количество теплоты?

1. Дж, кДж;

2. Дж/с;

3. Дж/кг* ⁰С;

4. Вт.

6. В каких единицах измеряется удельная теплоемкость?

1. Дж, кДж;

2. Дж/с;

3. Дж/кг* ⁰С;

4. Вт.

7. В термос и стакан налили холодную воду, оба сосуда закрыли и поместили в теплую

комнату. В каком сосуде больше повысится температура воды через 1 час?

1. в термосе;

2. в обоих сосудах одинаково;

3. в стакане.

8.В какой из двух сосудов калориметра нужно налить воду для определения удельной теплоемкости?

1. во внешний сосуд;

2. в промежуток между внутренним и внешним сосудами;

3. во внутренний сосуд;

4 в любой из двух сосудов, второй не нужен.

9. Какая из указанных физических величин не применяется при вычислении количества

теплоты, затрачиваемой на нагревание тела?

1. начальная температура тела;

2. конечная температура тела;

3. масса тела;

4. объем тела;

10.При каком процессе количество теплоты рассчитывается по формуле Q = cm(t₂ – t₁)?

1. при превращении жидкости в пар;

2. при плавлении;

3. при сгорании топлива;

4. при нагревании тела в одном агрегатном состоянии.

11. Как надо понимать, что удельная теплоемкость меди 380 Дж/кг°С ?

1. для нагревания меди массой 380 кг на 1 °С требуется 1 Дж энергии;

2. для нагревания меди массой 1 кг на 380 °С требуется 1 Дж энергии;

3. для нагревания меди массой 1 кг на 1 °С требуется 380 Дж энергии.

12.Какой физический параметр определяет количество теплоты, выделяющейся при сгорании 1 кг вещества?

1. удельная теплота сгорания;

2. удельная теплоемкость;

3. удельная теплота парообразования;

4. удельная теплота плавления.

13. При передаче телу массой m некоторого количества теплоты агрегатное состояние тела не изменилось. По какой формуле в этом случае можно вычислить количество теплоты?

1. A ∙ Q = q ∙ m;

2. Q = λ ∙ m;

3. Q = cm(t₂ –t₁);

4. Q = ν ∙ m;

14. Удельная теплота сгорания топлива характеризует количество теплоты, выделяющейся:

1. при полном сгорании топлива;

2. при сгорании топлива;

3. при полном сгорании 1 кг топлива.

15. Что означает выражение: «Удельная теплота сгорания керосина 4,6 ∙10⁷ Дж/кг?» Это оз­начает, что при полном сгорании:

1. керосина массой 1 кг выделяется 4,6 ∙10⁷ Дж энергии;

2. керосина массой 4,6 ∙10⁷ кг выделяется 1 Дж энергии;

3. керосина объемом 1м³ выделяется 4,6 ∙10⁷ Дж энергии.

Решим задачу № 1.

В железный котел массой 10 кг налита вода массой 30 кг. Какое количество теплоты нужно передать котлу с водой для изменения их температуры от 10 °С до 100 °С?
!  При решении задачи нужно учесть, что оба тела будут нагреваться вместе. Между ними происходит теплообмен и их температуры можно считать одинаковыми, т.е. температура котла и воды изменится на 90 °С. Но количества теплоты, полученные котлом и водой будут различны. Ведь их массы и удельные теплоемкости разные.

Задача № 2

Сколько теплоты выделится при полном сгорании водорода массой 2 кг?
(Решение: Q = mq = 2 кг * 12*107 Дж/кг = 24 * 107 Дж.)

2 Объяснение нового материала.
Посмотрите, ребята, какое большое количество теплоты необходимо для нагревания 30 кг воды до 100 °С.
- А сколько количества теплоты выделится при охлаждении 30 кг воды от 100 °С до 0 °С? (Столько же.)
Это же колоссальная энергия. 
Многие ученые задумывались над тем, чтобы заставить эту энергию служить людям. 
Мы уже говорили, что развитие техники зависит от умения как можно более полно использовать громадные запасы внутренней энергии, содержащиеся в топливе. (Посмотрите на предыдущую задачу.)
– Как можно использовать внутреннюю энергию тела?
(Использовать внутреннюю энергию тела – значит совершить за ее счет полезную работу. Например, перевезти вагоны, поднять груз, заставить вращаться колеса и т.д.)
– А что это означает?
(Это означает, что внутреннюю энергию нужно превратить в электрическую.)
– Как это сделать?
Рассмотрим ОПЫТ:  В пробирку нальем немного воды, затем плотно закроем ее пробкой и нагреем воду до кипения. Под давлением пара пробка выскочит и поднимется вверх.
- Давайте объясним этот факт с точки зрения внутренней энергии.
Здесь энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь, совершил работу – поднял пробку. Внутренняя энергия пара превратилась в кинетическую энергию пробки.
Если заменить пробирку прочным металлическим цилиндром, а пробку – плотно пригнанным поршнем, который может двигаться вдоль цилиндра. Мы получим простейший ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, в котором внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию поршня.

http://interneturok.ru/ru/school/physics/8-klass/bagregatnye-sostoyaniya-vewestvab/rabota-gaza-i-para-pri-rasshirenii-dvigatel-vnutrennego-sgoraniya

3. Закрепление пройденного материала.

Определение тактов двигателя на интерактивной модели. Каждый учащийся пробует на своем компьютере. http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b7981-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_9.swf

4 Итог урока

• Что такое тепловой двигатель?

• В каких механизмах он применяется?

• Какой вред он причиняет окружающей среде?

5 Домашнее задание: § 21-22, вопросы № 2, 3, 4.