Isı motorlarının verimliliği. Isı motoru verimliliği - formül. Isı motorlarının maksimum verimi (Carnot teoremi) Bir ısı motorunun verimi, arasındaki orana eşittir.
Isı motoru verimliliği. Enerjinin korunumu yasasına göre, motor tarafından yapılan iş şuna eşittir:
ısıtıcıdan alınan ısı nerede, buzdolabına verilen ısıdır.
Bir ısı motorunun verimliliği, motor tarafından yapılan işin ısıtıcıdan alınan ısı miktarına oranıdır:
Tüm motorlarda, her durumda buzdolabına belirli miktarda ısı aktarılır.
Isı motorlarının maksimum verimliliği. Fransız mühendis ve bilim adamı Sadi Carnot (1796 1832) "Ateşin itici gücü üzerine düşünceler" (1824) adlı çalışmasında bir hedef belirledi: Bir ısı motorunun hangi koşullarda çalışmasının en verimli olacağını bulmak, yani, motor hangi koşullarda maksimum verime sahip olacaktır.
Carnot, çalışma sıvısı olarak ideal bir gaza sahip ideal bir ısı motoru buldu. Sıcaklık ısıtıcısı ve sıcaklık buzdolabı ile çalışan bu makinenin verimini hesapladı.
Bu formülün ana önemi, Carnot'un kanıtladığı gibi, termodinamiğin ikinci yasasına güvenerek, bir sıcaklık ısıtıcısı ve sıcaklık buzdolabıyla çalışan herhangi bir gerçek ısı motorunun, ideal bir ısı motorunun verimliliğini aşan bir verime sahip olamayacağıdır.
Formül (4.18), ısı motorlarının verimliliğinin maksimum değeri için teorik sınır verir. Isı motoru ne kadar verimli olursa, ısıtıcının sıcaklığı o kadar yüksek ve buzdolabının sıcaklığı o kadar düşük olur. Sadece buzdolabının mutlak sıfıra eşit sıcaklığında,
Ancak, buzdolabının sıcaklığı pratikte ortam sıcaklığından çok daha düşük olamaz. Isıtıcı sıcaklığını artırabilirsiniz. Bununla birlikte, herhangi bir malzeme (katı) sınırlı ısı direncine veya ısı direncine sahiptir. Isıtıldığında elastik özelliklerini yavaş yavaş kaybeder ve yeterince yüksek bir sıcaklıkta erir.
Şimdi mühendislerin ana çabaları, motorların verimliliğini, parçalarının sürtünmesini, eksik yanmasından kaynaklanan yakıt kayıplarını vb. Azaltarak artırmayı hedefliyor. Verimliliği artırmak için gerçek olanaklar burada hala büyük. Bu nedenle, bir buhar türbini için başlangıç \u200b\u200bve son buhar sıcaklıkları yaklaşık olarak aşağıdaki gibidir: Bu sıcaklıklarda maksimum verimlilik:
Çeşitli enerji kayıpları nedeniyle verimin gerçek değeri şuna eşittir:
Isı motorlarının verimini artırmak, mümkün olan maksimuma yaklaştırmak en önemli teknik sorundur.
Isı makineleri ve doğa koruma. En fazla kullanıma uygun enerji elde etmek için ısı motorlarının yaygın olarak kullanılması,
diğer tüm üretim süreçleri çevresel etki ile ilişkilidir.
Termodinamiğin ikinci yasasına göre, prensip olarak elektrik ve mekanik enerji üretimi, çevreye önemli miktarda ısı giderilmeden gerçekleştirilemez. Bu, dünyadaki ortalama sıcaklıkta kademeli bir artışa yol açamaz. Şimdi güç tüketimi yaklaşık 1010 kW. Bu güç ortalama sıcaklığa ulaştığında, fark edilir şekilde artacaktır (yaklaşık bir derece). Sıcaklıktaki daha fazla artış, buzulların erimesini ve deniz seviyelerinde feci bir yükselişi tehdit edebilir.
Ancak bu, ısı motorları kullanmanın olumsuz sonuçlarını tüketmez. Termik santrallerin fırınları, motorları içten yanma arabalar vb. sürekli olarak bitkilere, hayvanlara ve insanlara zararlı maddeleri atmosfere salar: sülfür bileşikleri (kömürün yanması sırasında), nitrojen oksitler, hidrokarbonlar, karbon monoksit (CO), vb. Arabalar bu açıdan özellikle tehlikelidir. Bu endişe verici bir şekilde büyüyor ve egzoz gazlarının temizlenmesi zor. Nükleer santrallerde tehlikeli radyoaktif atıkların bertarafı sorunu ortaya çıkmaktadır.
Ayrıca enerji santrallerinde buhar türbinlerinin kullanılması, havuzların egzoz buharını soğutması için geniş alanlar gerektirmekte, santrallerin kapasitesi arttıkça suya olan talep keskin bir şekilde artmaktadır. 1980 yılında ülkemizde bu amaçlar için su konusunda, yani ekonominin tüm sektörleri için su arzının yaklaşık% 35'i gerekiyordu.
Bütün bunlar toplum için bir takım ciddi sorunlar ortaya çıkarmaktadır. Isı motorlarının verimini artırmanın en önemli görevi ile birlikte, çevrenin korunması için bir takım tedbirlerin alınması gerekmektedir. Zararlı maddelerin atmosfere salınmasını engelleyen yapıların veriminin artırılması gereklidir; yakıtın daha eksiksiz yanmasını sağlamak araba motorları... Şu anda, egzoz gazlarında yüksek CO içeriği olan arabaların çalışmasına izin verilmiyor. Geleneksel araçlarla rekabet edebilecek elektrikli araçlar yaratma olasılığı ve örneğin, hidrojen ile oksijen karışımı ile çalışan motorlarda egzoz gazlarında zararlı maddeler olmadan yakıt kullanma olasılığı tartışılmaktadır.
Yerden ve su kaynaklarından tasarruf etmek için, kapalı bir su temini döngüsü ile başta nükleer olanlar olmak üzere tüm enerji santralleri komplekslerinin inşa edilmesi tavsiye edilir.
Yapılan çabaların bir diğer yönü de enerji kullanımının verimliliğini artırmak, tasarrufu için mücadele etmektir.
Yukarıdaki sorunların çözümü insanlık için hayati önem taşımaktadır. Ve maksimum başarıya sahip bu sorunlar
ulusal ölçekte planlı ekonomik kalkınma ile sosyalist bir toplumda çözülmelidir. Ancak çevre korumayı organize etmek küresel bir çaba gerektirir.
1. Hangi süreçlere geri çevrilemez denir? 2. En tipik geri döndürülemez süreçler nelerdir? 3. Metinde bahsedilmeyen geri dönüşü olmayan süreçlere örnekler verin. 4. Termodinamiğin ikinci yasasını formüle edin. 5. Nehirler geriye doğru aksa, bu enerjinin korunumu yasasının ihlali anlamına gelir mi? 6. Hangi cihaz ısı motoru olarak adlandırılır? 7. Bir ısı motorunun ısıtıcısının, buzdolabının ve çalışma ortamının rolü nedir? 8. Isı motorları okyanusun iç enerjisini enerji kaynağı olarak neden kullanamıyor? 9. Bir ısı motorunun verimi nedir?
10. Isı motorunun mümkün olan maksimum verim değeri nedir?
Bir ısı motoru (makine), yakıtın iç enerjisini, çevreleyen cisimlerle ısı alışverişi yaparak mekanik işe dönüştüren bir cihazdır. Modern otomobil, uçak, denizcilik ve roket motorlarının çoğu, bir ısı motoru ilkelerine göre tasarlanmıştır. Çalışma, çalışma maddesinin hacmini değiştirerek gerçekleştirilir ve herhangi bir motor tipinin verimliliğini karakterize etmek için performans katsayısı (verimlilik) olarak adlandırılan bir değer kullanılır.
Bir ısı motoru nasıl çalışır?
Termodinamik açısından (iç ve mekanik enerjinin karşılıklı dönüşüm yasalarını ve bir vücuttan diğerine enerji aktarımını inceleyen bir fizik dalı), herhangi bir ısı motoru bir ısıtıcı, bir buzdolabı ve bir çalışan akışkan içerir. .
Şekil: 1. Isı motorunun çalışmasının blok şeması:
Isı motorunun prototipinin ilk sözü, antik Roma'da (MÖ II. Yüzyıl) icat edilen buhar türbinini ifade eder. Doğru, buluş o sırada birçok yardımcı parçanın bulunmaması nedeniyle geniş uygulama bulamadı. Örneğin, yatak olarak herhangi bir mekanizmanın çalışması için böyle bir anahtar eleman henüz icat edilmemişti.
Herhangi bir ısı motorunun genel çalışma şeması şuna benzer:
- Isıtıcı, büyük miktarda Q 1 ısı transferi için yeterince yüksek bir T 1 sıcaklığına sahiptir. Çoğu ısı motorunda, ısıtma bir yakıt karışımının (yakıt-oksijen) yakılmasıyla elde edilir;
- Motorun çalışma sıvısı (buhar veya gaz) işe yarıyor VE,örneğin, bir pistonu hareket ettirmek veya bir türbini döndürmek;
- Buzdolabı, çalışma sıvısındaki enerjinin bir kısmını emer. Buzdolabı sıcaklığı T 2< Т 1 . То есть, на совершение работы идет только часть теплоты Q 1 .
Isı motoru (motor) sürekli çalışmalıdır, bu nedenle çalışma sıvısı, sıcaklığı T 1'e eşit olacak şekilde orijinal durumuna geri dönmelidir. Sürecin devamlılığı için, makinenin çalışması periyodik olarak tekrarlanarak periyodik olarak gerçekleşmelidir. Döngüsel bir mekanizma oluşturmak için - çalışma sıvısını (gazı) orijinal durumuna döndürmek için - sıkıştırma işlemi sırasında gazı soğutmak için bir buzdolabına ihtiyaç vardır. Buzdolabı atmosfer olabilir (içten yanmalı motorlar için) veya soğuk su (buhar türbinleri için).
Bir ısı motorunun verimliliği nedir
Isı motorlarının verimliliğini belirlemek için, 1824'te Fransız makine mühendisi Sadi Carnot. bir ısı motorunun verimliliği kavramını tanıttı. Yunanca η harfi verimliliği belirtmek için kullanılır. Η değeri, bir ısı motorunun verimliliği için formül kullanılarak hesaplanır:
$$ η \u003d (A \\ 1. çeyreğe göre) $$
$ A \u003d Q1 - Q2 $ olduğundan,
$ η \u003d (1 - Q2 \\ üzeri Q1) $
Tüm motorlarda ısının bir kısmı buzdolabına aktarıldığı için her zaman η< 1 (меньше 100 процентов).
İdeal bir ısı motorunun mümkün olan en yüksek verimliliği
İdeal bir ısı motoru olarak Sadi Carnot, çalışma sıvısı olarak ideal bir gaza sahip bir makine önerdi. İdeal Carnot modeli, iki izoterm ve iki adyabattan oluşan bir döngüde (Carnot çevrimi) çalışır.
Şekil: 2. Carnot döngüsü:.
Hatırlayın:
- Adyabatik süreç Çevre ile ısı alışverişi olmayan termodinamik bir süreçtir (Q \u003d 0);
- İzotermal süreç Sabit bir sıcaklıkta gerçekleşen termodinamik bir süreçtir. İdeal bir gazın iç enerjisi yalnızca sıcaklığa bağlı olduğundan, gaza aktarılan ısı miktarı Q tamamen A çalışmasına gider (Q \u003d A) .
Sadi Carnot, ideal bir ısı motoruyla elde edilebilecek maksimum olası verimin aşağıdaki formül kullanılarak belirlendiğini kanıtladı:
$$ ηmax \u003d 1- (T1 üzerinde T2 \\) $$
Carnot'un formülü, bir ısı motorunun mümkün olan maksimum verimliliğini hesaplamanıza izin verir. Isıtıcının ve buzdolabının sıcaklıkları arasındaki fark ne kadar büyükse, verimlilik o kadar yüksek olur.
Farklı motor türlerinin gerçek verimliliği nelerdir
Yukarıdaki örneklerden, en yüksek verimlilik değerlerinin (% 40-50) içten yanmalı motorlara (dizel versiyonda) sahip olduğu ve jet Motorları sıvı yakıtla.
Şekil: 3. Gerçek ısı motorlarının verimliliği:.
Ne öğrendik?
Böylece motor veriminin ne olduğunu öğrendik. Herhangi bir ısı motorunun verimliliği her zaman yüzde 100'den azdır. Isıtıcı T 1 ile soğutucu T 2 arasındaki sıcaklık farkı ne kadar büyükse, verimlilik o kadar yüksek olur.
Konuya göre test edin
Raporun değerlendirilmesi
Ortalama puanı: 4.2. Alınan toplam derecelendirme: 293.
Mevcut dersin konusu, önceki derslerde olduğu gibi, cihazlar - ısı motorlarında olduğu gibi oldukça somut ve soyut olmayan süreçlerin ele alınması olacaktır. Bu tür makinelerin bir tanımını vereceğiz, ana bileşenlerini ve çalışma prensibini açıklayacağız. Ayrıca, bu ders sırasında, verimi bulma sorunu ele alınacaktır - hem gerçek hem de mümkün olan ısı motorlarının verimliliği.
Konu: Termodinamiğin Temelleri
Ders: Bir ısı motoru nasıl çalışır?
Son dersin konusu, gazın bir kısmına aktarılan bir miktar ısı ile genleşme sırasında bu gazın yaptığı iş arasındaki ilişkiyi kuran termodinamiğin birinci yasasıydı. Ve şimdi bu formülün sadece bazı teorik hesaplamalar için değil, aynı zamanda tamamen pratik bir uygulama için de ilgi çekici olduğunu söylemenin zamanı geldi, çünkü bir gazın işi, ısı motorlarını kullanırken çıkardığımız yararlı işten başka bir şey değildir.
Tanım. Isıtma motoru - yakıtın iç enerjisinin mekanik işe dönüştürüldüğü bir cihaz (Şekil 1).
Şekil: 1. Çeşitli ısı makineleri örnekleri (), ()
Şekilden de görebileceğiniz gibi, ısı motorları yukarıdaki prensibe göre çalışan herhangi bir cihazdır ve inanılmaz derecede basitten çok karmaşık tasarıma kadar çeşitlilik gösterir.
İstisnasız tüm ısı motorları işlevsel olarak üç bileşene ayrılmıştır (bkz.Şekil 2):
- Isıtıcı
- Çalışma gövdesi
- Buzdolabı
Şekil: 2. Isı motorunun işlevsel şeması ()
Isıtıcı, yanma sırasında gaza büyük miktarda ısı aktaran ve onu yüksek sıcaklıklara ısıtan yakıtın yanması işlemidir. Çalışma sıvısı olan sıcak gaz, sıcaklık ve dolayısıyla basınç artışı nedeniyle genişler ve iş yapar. Tabii ki, motor gövdesi, ortam havası vb. İle her zaman ısı transferi olduğu için, iş sayısal olarak transfer edilen ısıya eşit olmayacaktır - enerjinin bir kısmı kural olarak çevre olan buzdolabına gider. .
Hayal etmenin en basit yolu, hareketli bir pistonun altında basit bir silindirde gerçekleşen bir süreçtir (örneğin, bir içten yanmalı motorun bir silindiri). Doğal olarak, motorun çalışması ve mantıklı olması için, sürecin bir seferlik değil döngüsel olarak gerçekleşmesi gerekir. Yani, her genleşmeden sonra, gaz orijinal konumuna geri dönmelidir (Şekil 3).
Şekil: 3. Bir ısı motorunun döngüsel çalışmasına bir örnek ()
Gazın başlangıç \u200b\u200bkonumuna dönmesi için üzerinde biraz çalışma yapılması gerekir (dış kuvvetlerin çalışması). Ve gazın çalışması, ters işaretli gaz üzerinde yapılan işe eşit olduğundan, gazın tüm döngü boyunca toplam pozitif bir iş yapması için (aksi takdirde motorda bir nokta olmazdı), bu gereklidir. dış kuvvetlerin işinin gazın işinden daha az olması. Yani, döngüsel sürecin P-V koordinatlarındaki grafiği, saat yönünde baypas ile kapalı bir döngü gibi görünmelidir. Bu durumda gazın işi (grafiğin hacmin arttığı bölümde) gaz üzerindeki işten (hacmin azaldığı bölümde) daha fazladır (Şekil 4).
Şekil: 4. Bir ısı motorunda gerçekleşen işlemin grafiğine bir örnek
Belli bir mekanizmadan bahsettiğimiz için, etkinliğinin ne olduğunu söylemek zorunludur.
Tanım. Bir ısı motorunun verimliliği (Verimliliği) - Çalışma sıvısı tarafından gerçekleştirilen faydalı işin, ısıtıcıdan vücuda aktarılan ısı miktarına oranı.
Enerjinin korunmasını hesaba katarsak: ısıtıcıyı terk eden enerji hiçbir yerde kaybolmaz - bir kısmı iş şeklinde alınır, geri kalanı buzdolabına gelir:
Biz alırız:
Bu, parçalardaki verimliliğin bir ifadesidir, verimlilik değerini yüzde olarak elde etmek gerekirse, elde edilen sayıyı 100 ile çarpmak gerekir. SI ölçüm sistemindeki verimlilik boyutsuz bir niceliktir ve olabildiğince formülden görülebilir, birden fazla (veya 100) olamaz.
Bu ifadenin gerçek bir ısı motorunun (ısı motoru) gerçek verimliliği veya verimliliği olarak adlandırıldığı da söylenmelidir. Bir şekilde motor tasarımındaki kusurlardan tamamen kurtulabileceğimizi varsayarsak, o zaman ideal bir motor elde edeceğiz ve verimliliği ideal bir ısı motorunun verimliliği formülü kullanılarak hesaplanacaktır. Bu formül Fransız mühendis Sadi Carnot tarafından elde edildi (Şekil 5):
Carnot tarafından ideal bir makinenin verimliliği için elde edilen formül (5.12.2) 'nin temel değeri, herhangi bir ısı motorunun mümkün olan maksimum verimliliğini belirlemesidir.
Carnot, termodinamiğin ikinci yasasına * dayanarak aşağıdaki teoremi kanıtladı: bir sıcaklık ısıtıcısı ile çalışan herhangi bir gerçek ısı makinesiT 1 ve buzdolabı sıcaklığıT 2 ideal bir ısı motorunun verimini aşan bir verime sahip olamaz.
* Carnot, termodinamiğin birinci yasasının henüz titizlikle formüle edilmediği Clausius ve Kelvin'den önce termodinamiğin ikinci yasasını gerçekten oluşturdu.
Önce gerçek bir gazla ters çevrilebilir bir döngüde çalışan bir ısı motorunu düşünün. Döngü herhangi bir olabilir, yalnızca ısıtıcı ve buzdolabının sıcaklıklarının T 1 ve T 2 .
Başka bir ısı motorunun veriminin (Carnot çevrimine göre çalışmayan) η olduğunu varsayalım. ’ > η . Makineler ortak bir ısıtıcı ve ortak bir buzdolabı ile çalışır. Carnot makinesinin ters döngüde (bir soğutma makinesi gibi) ve diğer makinenin ileri döngüde çalışmasına izin verin (Şekil 5.18). Isı motoru, formül (5.12.3) ve (5.12.5) 'e göre eşit şekilde çalışır:
Bir soğutma makinesi her zaman buzdolabından bir miktar ısı alacak şekilde tasarlanabilir. Q 2
= |
|
Daha sonra formül (5.12.7) 'ye göre üzerinde çalışma yapılacak
(5.12.12)
Duruma göre η "\u003e η , sonra A "\u003e A.Bu nedenle, ısı motoru soğutucuyu çalıştırabilir ve hala fazla iş vardır. Bu fazla iş, tek bir kaynaktan alınan ısı ile yapılır. Sonuçta, iki makine aynı anda çalıştığında, ısı buzdolabına aktarılmaz. Ancak bu, termodinamiğin ikinci yasasına aykırıdır.
Η\u003e η olduğunu varsayarsak ", daha sonra ters çevrimde başka bir makine ve ileri çevrimde bir Carnot makinesi çalıştırılabilir. Termodinamiğin ikinci yasasıyla yine bir çelişkiye varıyoruz. Sonuç olarak, ters çevrilebilir döngülerde çalışan iki makine aynı verime sahiptir: η " = η .
İkinci makinenin geri dönüşü olmayan bir döngüde çalışması farklı bir konudur. Η varsayarsak "
>
η ,
sonra tekrar termodinamiğin ikinci yasasıyla çelişiriz. Ancak, t | "< г| не противоречит второму закону
термодинамики, так как необратимая
тепловая машина не может работать как
холодильная машина. Следовательно, КПД
любой тепловой машины η"
≤ η veya 
Ana sonuç şudur:
(5.12.13)
Gerçek ısı motorlarının verimliliği
Formül (5.12.13), ısı motorlarının maksimum verim değeri için teorik sınırı verir. Isı motoru ne kadar verimli olursa, ısıtıcının sıcaklığı o kadar yüksek ve buzdolabının sıcaklığı o kadar düşük olur. Yalnızca mutlak sıfıra eşit bir buzdolabı sıcaklığında, η \u003d 1.
Ancak, buzdolabının sıcaklığı pratikte ortam sıcaklığından çok daha düşük olamaz. Isıtıcı sıcaklığını artırabilirsiniz. Bununla birlikte, herhangi bir malzeme (katı) sınırlı ısı direncine veya ısı direncine sahiptir. Isıtıldığında elastik özelliklerini yavaş yavaş kaybeder ve yeterince yüksek bir sıcaklıkta erir.
Şimdi mühendislerin ana çabaları, motorların verimliliğini, parçalarının sürtünmesini, eksik yanması nedeniyle yakıt kayıplarını vb. Azaltarak artırmayı amaçlamaktadır. Verimliliği artırmak için gerçek olanaklar burada hala büyüktür. Dolayısıyla, bir buhar türbini için başlangıç \u200b\u200bve son buhar sıcaklıkları yaklaşık olarak aşağıdaki gibidir: T 1 = 800 K ve T 2 = 300 K. Bu sıcaklıklarda, verimin maksimum değeri:
Çeşitli enerji kayıplarından kaynaklanan verimin gerçek değeri yaklaşık% 40'tır. İçten yanmalı motorların maksimum verimliliği yaklaşık% 44'tür.
Herhangi bir ısı motorunun verimliliği mümkün olan maksimum değeri aşamaz. 
,
nerede T 1
-
ısıtıcının mutlak sıcaklığı ve T 2
-
buzdolabının mutlak sıcaklığı.
Isı motorlarının verimini artırmak ve mümkün olan en yüksek seviyeye yaklaştırmak- en önemli teknik zorluk.
Sınıf: 10
Ders türü: Yeni materyal öğrenmede ders.
Dersin amacı: Bir ısı motorunun çalışma prensibini açıklayın.
Dersin Hedefleri:
Eğitim: Öğrencileri ısı motorlarının türleri hakkında bilgilendirmek, ısı motorlarının verimliliğini belirleme yeteneğini geliştirmek, TD'nin modern uygarlıktaki rolünü ve önemini ortaya çıkarmak; öğrencilerin çevre sorunları hakkındaki bilgilerini genelleştirmek ve genişletmek.
Geliştirme: dikkat ve konuşma geliştirin, sunum becerilerini geliştirin.
Eğitim: Öğrencilere gelecek nesillere karşı sorumluluk duygusu aşılamak, bu bağlamda, ısı motorlarının çevre üzerindeki etkisi konusunu ele almak.
Ekipman: öğrenciler için bilgisayarlar, öğretmen bilgisayarı, multimedya projektörü, testler (Excel'de), Fizik 7-11 Elektronik görsel yardımcılar kütüphanesi. "Cyril ve Methodius".
Dersler sırasında
1. Örgütsel an
2. Öğrenci ilgisinin organizasyonu
Dersimizin konusu "Isı makineleri" dir. (Slayt 1)
Bugün, ısı motorlarının türlerini hatırlayacağız, etkili çalışma koşullarını ele alacağız ve toplu kullanımlarıyla ilgili problemler hakkında konuşacağız. (Slayt 2)
3. Temel bilgileri güncelleme
Yeni materyalleri incelemeye geçmeden önce, buna nasıl hazır olduğunuzu kontrol etmenizi öneririm.
Ön anket:
- Termodinamiğin birinci yasasının formülasyonunu verin. (Bir durumdan diğerine geçiş sırasında sistemin iç enerjisindeki değişim, dış kuvvetlerin işinin toplamına ve sisteme aktarılan ısı miktarına eşittir. U \u003d A + Q)
- Çevre ile ısı alışverişi olmadan gaz ısıtılabilir veya soğutulabilir mi? Bu nasıl olur? (Adyabatik süreçler için.) (Slayt 3)
- Aşağıdaki durumlarda termodinamiğin birinci yasasını yazın: a) kalorimetredeki cisimler arasında ısı transferi; b) bir alkol lambasında su ısıtmak; c) çarpma üzerine vücudun ısınması. ( ve) A \u003d 0, Q \u003d 0, U \u003d 0; b) A \u003d 0, U \u003d Q; c) S \u003d 0, U \u003d A)
- Şekil, belirli bir kütleye sahip ideal bir gazın gerçekleştirdiği bir çevrimi göstermektedir. Bu çevrimi p (T) ve T (p) grafikleri üzerine çiziniz. Gaz çevrimin neresinde ısıyı açığa çıkarır ve nerede emer?
(3-4 ve 2-3 bölümlerinde gaz belirli bir miktar ısı verir ve 1-2 ve 4-1 bölümlerinde ısı gaz tarafından emilir.) (Slayt 4)
4. Yeni materyal öğrenmek
Tüm fiziksel olaylar ve kanunlar insanın günlük yaşamında uygulanır. Okyanuslardaki ve yer kabuğundaki iç enerji rezervleri pratik olarak sınırsız kabul edilebilir. Ancak bu rezervlere sahip olmak yeterli değil. İş yapabilen cihazları çalıştırabilmek için enerji pahasına gereklidir. (Slayt 5)
Enerji kaynağı nedir? (çeşitli yakıtlar, rüzgar, güneş, gelgit ve akış)
Çalışmalarında bir tür enerjinin diğerine dönüştürülmesini uygulayan çeşitli makine türleri vardır.
Isı motoru, bir yakıtın iç enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir cihazdır. (Slayt 6)
Cihazı ve bir ısı motorunun çalışma prensibini düşünün. Isı motoru döngüsel olarak çalışır.
Herhangi bir ısı motoru bir ısıtıcı, çalışma sıvısı ve buzdolabından oluşur. (Slayt 7)
Kapalı döngü verimliliği (Slayt 8)
Q 1 - ısıtmadan alınan ısı miktarı Q 1\u003e Q 2
Q 2 - buzdolabına verilen ısı miktarı Q 2 A / \u003d Q 1 - | Q 2 | - motor tarafından devir başına yapılan iş?< 1. C Döngüsü Carnot (Slayt 9) T 1 - ısıtma sıcaklığı. T 2, buzdolabının sıcaklığıdır. Isı motorları ağırlıklı olarak tüm önemli modern ulaşım türlerinde kullanılır. XX yüzyılın ortalarına kadar demiryolu ile. ana makine bir buhar motoruydu. Artık ağırlıklı olarak dizel lokomotifler ve elektrikli lokomotifler kullanılıyor. Başlangıçta su taşımacılığında buhar motorları da kullanıldı, şimdi hem içten yanmalı motorlar hem de büyük gemiler için güçlü türbinler kullanılıyor. Elektrik akımı jeneratörlerinin rotorlarını çalıştırdıkları termik santrallerde ısı motorlarının (özellikle güçlü buhar türbinleri) kullanılması büyük önem taşımaktadır. Ülkemizde elektriğin yaklaşık% 80'i termik santrallerde üretilmektedir. Isı motorları (buhar türbinleri) ayrıca nükleer enerji santrallerine kurulur ve gaz türbinleri roket, demiryolu ve karayolu taşımacılığında yaygın olarak kullanılır. Otomobillerde, dıştan yanıcı bir karışım oluşumuna sahip pistonlu içten yanmalı motorlar (karbüratörlü motorlar) ve doğrudan silindirlerin içinde yanıcı bir karışım oluşturan motorlar (dizel motorlar) kullanılır. Havacılıkta hafif uçaklara pistonlu motorlar, devasa gömleklere ısı motorları olarak da adlandırılan turboprop ve jet motorları monte edilir. Jet motorları uzay roketlerinde de kullanılmaktadır. (Slayt 10) (Turbojet motorunun çalışmasının video kliplerinin görüntüsü.) İçten yanmalı motorun çalışmasını daha ayrıntılı olarak ele alalım. Bir video klibi izleme. (Slayt 11) Dört zamanlı içten yanmalı bir motorun çalışması. Isı makineleri ve çevre koruma (Slayt 13) Enerji kapasitelerinin sürekli büyümesi - evcilleştirilmiş yangının artan yayılması - açığa çıkan ısı miktarının atmosferdeki ısı dengesinin diğer bileşenleri ile karşılaştırılabilir hale gelmesine yol açar. Bu, dünyadaki ortalama sıcaklıkta bir artışa neden olamaz. Yükselen sıcaklıklar, buzulların erimesini ve Dünya Okyanusu seviyesinde felaket bir yükselişi tehdit edebilir. Ancak bu, ısı motorları kullanmanın olumsuz sonuçlarını tüketmez. Mikroskobik partiküllerin atmosfere emisyonu - is, kül, ezilmiş yakıt - büyüyor ve bu da uzun bir süre boyunca karbondioksit konsantrasyonundaki artışa bağlı olarak "sera etkisi" nde bir artışa yol açıyor. Bu, atmosferin sıcaklığında bir artışa neden olur. Atmosfere yayılan zehirli yanma ürünleri, organik yakıtın eksik yanmasından kaynaklanan ürünler - flora ve fauna üzerinde zararlı bir etkiye sahiptir. Bu bakımdan özel bir tehlike, sayıları endişe verici bir şekilde artan ve egzoz gazlarının temizlenmesi zor olan otomobiller tarafından temsil edilmektedir. Bütün bunlar toplum için bir dizi ciddi sorun teşkil etmektedir. (Slayt 14) Zararlı maddelerin atmosfere salınmasını engelleyen yapıların veriminin artırılması gereklidir; otomobil motorlarında yakıtın daha eksiksiz bir şekilde yanmasını sağlamak ve enerji kullanımının verimliliğini artırmak, üretimde ve günlük yaşamda tasarruf sağlamak. Alternatif motorlar: Çevre sorunlarını çözmenin yolları: Alternatif yakıtların kullanımı. Alternatif motorların kullanımı. Çevreyi iyileştirmek. Ekolojik kültür eğitimi. (Slayt 16) Hepiniz birleşik eyalet sınavını sadece bir yıl içinde geçmeniz gerekecek. 2009 Fizik Demosunun A Bölümünden birkaç problemi çözmenizi öneririm. Görevi bilgisayarlarınızın masaüstlerinde bulacaksınız. İlk buhar makinesinin üretilmesinin üzerinden 240 yıldan fazla zaman geçti. Bu süre zarfında, ısı motorları insan yaşamının içeriğini büyük ölçüde değiştirdi. İnsanlığın uzaya adım atmasını, denizin derinliklerinin sırlarını açığa çıkarmasını sağlayan bu makinelerin kullanımıydı. Derste iş için not verir. Dersten ayrılmadan önce lütfen tabloyu doldurunuz. Derste çalıştım aktif pasif Dersteki işimle, ben memnun / memnun değil Ders bana göründü uzun kısa Bir ders için ben yorgun / yorgun değil
1 vuruş: alım.
Önlem 2: sıkıştırma.
3 vuruş: çalışma stroku.
4. saat: bırakın.
Cihaz: silindir, piston, krank mili, 2 valf (giriş ve egzoz), buji.
Ölü noktalar, pistonun aşırı konumudur.
Isı motorlarının performans özelliklerini karşılaştıralım.5. Malzemenin sabitlenmesi
6. Dersi özetleme
7. Ödev:
§ 82 (Myakishev G.Ya.), egzersiz. 15 (11, 12) (Slayt 17)
8. Düşünme
İlginç nesne
İlginç nesne