Презентация "тепловые двигатели и их применение". Презентация на тему "тепловые двигатели" Презентация роль тепловых двигателей в народном хозяйстве

ТИП УРОКА: изучение нового материала.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ:

компьютер, мультимедийный проектор, экран, мультимедиа презентация.

МЕТОДЫ: словесные, наглядные, проблемно-поисковые.

ФОРМЫ РАБОТЫ: коллективная, индивидуальная, групповая.

ВИД РАБОТЫ: заполнение кластера, изучение новой темы по стратегии «Думай сам - в паре- поделись», самостоятельная работа с учебником.

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА:

I.Организационный момент. Организация групп. Объявление цели и задачи урока. Проверка домашнего задания. (Тренинг «Передай тепло »)

II.Изучение нового материала.

Высказывание.(учитель)

Ребята, прежде, чем мы перейдём к изучению нового материала, давайте вспомним ключевые термины, которые помогут нам определиться с темой сегодняшнего урока. А в этом нам поможет кроссворд, ключевое слово которого имеет непосредственное отношение к теме сегодняшнего урока. (деление на 3 группы по картинкам «Тепловых двигателей» . 1- группа «двигатель внутреннего сгорания», 2- группа «паровая и газовая турбины,», 3- группа «реактивный двигатель» . Образовалась 3 группы и ваша задача раскрыть каждых из видов.

Каждая группа выбирает своего капитана группы и следить за порядок, заполняет оценочный лист ученика.

Ф.И. ученика

Домашнее задание

Задача Уровень А (5-10)

Ответы на вопросы

Новая тема

Задача Уровень А (11,12,1,3,)

Уровень В (4,5,6)

СЛАЙД-1. Вопросы.

1.Один из способов изменения внутренней энергии тела (теплопередача ).

2.Источник энергии, используемый в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту (топливо ).

3.Кинетическая, потенциальная, внутренняя (энергия ).

4.Дерево даешь - съедает, от воды - умирает (огонь ).

5.От этой величины зависит скорость движения молекул (температура ).

6.Единица измерения мощности (Ватт ).

7.Процесс соединения молекул горючего с кислородом, при котором выделяется энергия (горение ).

8.Единица измерения энергии (Джоуль ).

9.Один из видов теплопередачи (излучение ).

Взаимопроверка (9-10-«5», 7-8-«4»,5-6-«3»)

СЛАЙД-2. Тема и цели урока. Изучение новой темы (использование материала учебника).

Тема сегодняшнего урока - «Тепловые двигатели»

Сегодня на уроке мы изучим: Заполнить кластер.

Жизнь людей невозможна без использования различных видов энергии, источниками которой являются различные виды топлива, ветер, солнце, приливы и отливы. Существуют различные виды машин, которые реализуют в своей работе превращение одного вида энергии в другой. Мы рассмотрим один из типов машин - тепловой двигатель.

Определение.

СЛАЙД-3 . Как же это происходит?

«Мозговая атака» Видеосюжет модель работы простейшего теплового двигателя.

Схема - классификация тепловых двигателей.

Существует несколько видов тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Во всех этих двигателях энергия топлива сначала переходит в энергию газа (или пара). Газ, расширяясь, совершает работу и при этом охлаждается. Часть его внутренней энергии превращается в механическую энергию.

Работа в группах «Думай сам - поделись в паре - расскажи» рассмотреть виды тепловых двигателей. 1- группа «двигатель внутреннего сгорания», 2- группа «паровая и газовая турбины,», 3- группа «реактивный двигатель», выступление каждой группы со своей презентацией.

Структура двигателя и формула КПД.

Т.е. тепловой двигатель состоит из нагревателя (устройства, где сгорает топливо), рабочего тела и холодильника. Газ или пар, который является рабочим телом, получает от нагревателя некоторое количество теплоты (Q1). Рабочее тело, нагреваясь, расширяется и совершает работу (Ап ) за счет своей внутренней энергии. Часть энергии (Q2) передается холодильнику вместе с отработанным паром или выхлопными газами.

Большая часть энергии топлива не используется полезно, а теряется в окружающем пространстве.

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Как называется величина, показывающая, какая часть энергии, выделяемой топливом, тепловой двигатель превращает в полезную работу? (КПД )

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Вспомните, как найти КПД простого механизма? Ответ ученика: (Найти отношение полезной работы к затраченной )

Чтобы найти коэффициентом полезного действия теплового двигателя нужно найти отношение совершенной полезной работы (Ап ) двигателя, к энергии, полученной от нагревателя (Q1).

То есть КПД показывает, какая часть энергии, выделяемой топливом, превращается в полезную работу. Чем больше эта часть энергии, тем двигатель экономичнее.

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Сравните значения Q1 и Q2. (Q1 > Q2 )

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: На сколько Q1 > Q2? (на значение Ап )

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Как можно найти полезную работу? (Q1 - Q2 )

Значит, Ап = Q1 - Q2 и

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Сравните значения Q1 - Q2 и Q1. (Q1 - Q2 < Q1 )

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Что можно сказать о значении дроби (меньше 1 )

Значит, КПД всегда меньше 1, а если его выразить в процентах, то меньше 100%.

III . Решение задачи каждой группы Уровень А (11,12,13)

Задача : Чему равен КПД теплового двигателя, если в полезную работу превращается четверть энергии топлива? (25%)

СЛАЙД. Физкультминутка.

ФИЗКУЛЬТМИНУТКА

СЛАЙД. Высказывание.

III.Закрепление изученного материала.

Ну, а сейчас давайте ещё раз коротко повторим то, с чем мы познакомились на сегодняшнем уроке.

• Какие машины называют тепловыми двигателями?
• Какие виды тепловых двигателей вы знаете?
• Что является нагревателем двигателя внутреннего сгорания?
• Что является холодильником двигателя внутреннего сгорания?
• Из скольких тактов состоит цикл двигателя внутреннего сгорания?
• Какой такт изображен на рисунке 27 учебника?

Теперь мне хотелось бы проверить, насколько хорошо вы усвоили новый материал. Для этого я предлагаю вам пересесть за компьютеры и ответить на вопросы теста. Но оценивать ваши знания будет компьютер. А я и вы сделаем выводы, на что вам нужно обратить внимание при подготовке домашнего задания.

Рефлексия: (закончить предложение)

Сегодня я могу оценить свою работу на «___».

Сегодня я узнал…
Было интересно…
Я понял, что…
Теперь я могу…
Я научился…
У меня получилось…
Я попробую….
Меня удивило…
Мне захотелось…

IV.Подведение итогов.

Домашнее задание: §21-24 Задача Уровень В (4-6, 9,10)

Просмотр содержимого документа
«Конспект + презентация урока Физики Тепловые двигатели »

• Один из способов изменения внутренней энергии тела

( теплопере д ача ).

2. Источник энергии, используемый в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту

( топли в о ).

• Кинетическая, потенциальная, внутренняя

( энерг и я ).

• Дерево даешь – съедает, от воды – умирает

( о г онь ).

5. От этой величины зависит скорость движения молекул

( темпер а тура ).

6. Единица измерения мощности

( Ват т ).

7. Процесс соединения молекул горючего с кислородом, при котором выделяется энергия

( гор е ние ).

8. Единица измерения энергии

( Джоу л ь ).

9. Один из видов теплопередачи которое получаем от солнце

( и злучение ).

ТЕМА УРОКА: Тепловые двигатели

• ЦЕЛИ УРОКА:
• Формирование понятий и представлений о тепловом двигатели, его видах, принципе действия двигателя внутреннего сгорания, КПД теплового двигателя.
• Развитие логического мышления, памяти, способности находить оптимальный путь выполнения поставленной задачи; умения правильно объяснять физические понятия и явления; совершенствование навыков работы с персональным компьютером.
• Экологическое воспитание.

Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

Типы тепловых двигателей:

(устанавливаются на всех ТЭС, АЭС, водном транспорте, ж/д транспорте в настоящее время практически вытеснены).

Паровые турбины.

Двигатели внутреннего сгорания.

(автомобильный транспорт, авиация, с/х и строительная техника).

Реактивные двигатели.

(авиация, космонавтика).

Хронология изобретений тепловых двигателей

1690 – пароатмосферная машина Д.Папена

1705 - пароатмосферная машина Т.Ньюкомена для подъема воды из шахты

1763-1766 – паровой двигатель И.И.Ползунова

1784 – паровой двигатель Дж.Уатта

1865 – двигатель внутреннего сгорания Н.Отто

1871 – холодильная машина К.Линде

1897 – двигатель внутреннего сгорания Р.Дизеля (с самовоспламенением)

Паровая турбина - вид парового двигателя, в котором струя пара, действуя на лопатки ротора, вызывает его вращение.

История турбин – это история водяного колеса.

Водяное колесо с лопатками 16 века

Водяное колесо де ля – Фе, 1740 год.

Водяное колесо 14 века

Сегнерово колесо 1750 год

Колесо Поиселя, 1825 год

Турбины

Паровая турбина Лаваля,1889год.

Турбина Каплана, 1900год.

Турбина Эйлера, 1754 год.

Турбина современной ГЭС

Создатель первой поршневой паровой машины - 1690 год

В 1711-1712 гг. английский изобретатель кузнечный мастер Томас Ньюкомен построил первую паровую (пароатмосферную) машину поршневого типа.

Паровой двигатель И.И.Ползунова

В апреле 1763 г. Ползунов демонстрировал работу огнедействующей машины"

для заводских нужд»

Паровой двигатель Дж.Уатта

• В 1781 г. Джеймс Уатт получил патент на изобретение второй модели своей машины.
• В 1782 г. эта замечательная машина, первая универсальная паровая машина «двойного действия», была построена.

Двигатель внутреннего сгорания Н.Отто

К 1863 году был готов первый образец атмосферного газового двигателя с поршнем от авиационного мотора и ручным стартером, работавшим на смеси бензина и воздуха.

Холодильная машина К.Линде

Назначение премии за изобретение холодильной машины по выкристаллизации парафина побудило профессора в 1870 году вплотную заняться теорией тогда еще не существовавшей холодильной отрасли. Тремя годами позже в аугсбургской пивоварне была опробована первая опытная паровая машина фон Линде, в которой в качестве хладагента использовался метилэфир. Тогда же профессор получил в земле Бавария патент на свое изобретение, а 9 августа 1877 года - уже имперский патент на машину «второй конструкции», работавшую на аммиаке.

Двигатель внутреннего сгорания Р.Дизеля (с самовоспламенением)

1878 – 1888 гг. Рудольф Дизель работает над созданием двигателя принципиально новой конструкции. В голову ему приходит создание абсорбционного двигателя, работавшего на аммиаке, а в роли топлива должна был выступать специальная пудра, полученная из каменного угля.

Двигатель внутреннего сгорания

Первый четырехтактный ДВС работал на газе. Изобрел его в 1878 году немецкий физик самоучка Николай Отто.

в 1885 году построили карбюраторный ДВС, работавший на бензине.

• Карбюраторный ДВС имеет карбюратор-устройство, в которое поступают бензин и воздух, при этом получается горючая смесь .

4 такта двигателя

• 1 такт-в результате движения поршня вниз происходит всасывания через впускной клапан горючей смеси, выпускной клапан закрыт.

• 2 такт-поршень сжимает горючую смесь, она нагревается и поджигается электрической искрой от свечи.

• 3 такт-раскаленные газы-продукты сгорания горючей смеси-давят на поршень и толкают его вниз.Движение поршня с помощью шатуна передается коленчатому валу.

• 4 такт-поршень поднимается вверх и выталкивает отработанные газы через выпускной клапан,который в это время открывается

График изменения состояния газа в цилиндре ДВС на р, V- диаграмме .

• 1,2-Впуск
• 2,3-Сжатие
• 3,4-Рабочий ход
• 4,5,6,7-выпуск

• Малая масса, компактность, сравнительно высокий кпд (25-30%) обусловили широкое применение карбюраторных двигателей. Они приводят в движение автомобили, мотоциклы, моторные лодки, применяются в бензопилах.
• Но есть и недостатки: работают на дорогом высококачественном топливе, довольно сложны по конструкции, имеют большую скорость вращения вала двигателя, их выхлопные газы загрязняют атмосферу.

Четырёхтактный дизельный двигатель

Изобретён немецким инженером Рудольфом ДИЗЕЛЕМ(1858 – 1913) в 1897году.

Первый такт

П ри ходе поршня вниз через впускной клапан в цилиндр поступает атмосферный воздух.

Второй такт

П ри ходе поршня вверх воздух адиабатно сжимается до давления примерно 1,2*10 6 Па, что ведёт к повышению его температуры в конце такта до 500-700 0 С.

Третий такт

О бразующиеся при горении газы давят на поршень и производят полезную работу во время движения поршня вниз. Давление расширяющегося газа поддерживается приблизительно постоянным. По окончании горения впрыснутой порции топлива происходит адиабатное расширение газа. В конце такта происходит открытие выпускного клапана, давление падает.

Четвёртый такт

П оршень движется вверх и выталкивает продукты сгорания в атмосферу.

График изменения состояния газа в цилиндре ДД на р, V- диаграмме.

Изобара 1-2 - 1 такт

Изобара 2-3 - 2 такт

И зобара 3-4 , изотерма 4-5 , изохора 5-6 - 3 такт

И зобара 6-7 - 4 такт

Преимущества дизельного двигателя:

Б ольш ой КПД (35-40%).

Низкий расход топлива

Дешёвое топливо

Большой крутящий момент

Недостатки дизельного двигателя:

Более низкая мощность, по сравнению с бензиновыми двигателями

Более высокая масса

Ракетный двигатель

РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, реактивный двигатель, не использующий для работы окружающую среду (воздух, воду). Распространены химические ракетные двигатели (разрабатывают и испытывают электрические, ядерные и другие ракетные двигатели). Простейший ракетный двигатель работает на сжатом газе. По назначению различают разгонные, тормозные, управляющие и др. Применяют на ракетах (отсюда название), самолетах и др. Основной двигатель в космонавтике.

Вред наносимый окружающей среде

Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием различных факторов.

• Во-первых, при сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается.
• Во-вторых, сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа.
• В третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека.
• А автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу два-три тонн свинца.

Выбросы вредных веществ в атмосферу- не единственная сторона воздействия энергетики на природу. Согласно законам термодинамики производство электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты. Это не может не приводить к постепенному повышению средней температуры на земле. Одно из направлений, связанное с охраной окружающей среды, это увеличение эффективности использования энергии, борьба за её экономию.

• Один из путей уменьшения загрязнения окружающей среды- использование в автомобилях вместо карбюраторных бензиновых двигателей дизелей, в топливо которых не добавляют соединения свинца. Перспективными являются разработки автомобилей, в которых вместо бензиновых двигателей применяются электродвигатели или двигатели, использующие в качестве топлива водород. Равномерное движение машин, ликвидация заторов
• Установление предельной скорости движения в городе 60 км/ч
• Вывод из городской черты грузовых потоков
• Своевременное устранение неисправности двигателей

Схема теплового двигателя

Нагреватель Т 1

Q 1

Рабочее тело (газ)

A = Q 1 - Q 2

Q 2

Холодильник Т 2

Токсичность соединений свинца Р b (С 2 Н 5) 4

• Действует на нервную систему
• Вызывает умственную отсталость
• Заболевания мозга
• Дезактивирует ферменты

Pb(C 2 H 5 ) 4 + 4KI ------ 4 C 2 H 5 K + PbI 4

Pb 4+ + 4I - ------ PbI 4

желтого цвета

Безопасный уровень в крови

0,2- 0,8 × 10 -4 %

Задача: Уровень А №11,12,13 Уровень В № 4, 5, 6

Домашнее задание: §22-24

Задача: Уровень А №14 Уровень В № 9,10

Тепловые двигатели и охрана окружающей среды

Когда огромный мир противоречий,

Насытится бесплатною игрой, -

Как бы прообраз боли человечной,

Из бездны вод встает передо мной.

И в этот час печальная природа,

Лежит вокруг, вздыхая тяжело,

И не мила ей дикая свобода,

Где от добра неотделимо зло.

Н. Заболоцкий

Принципиальная схема тепловой машины

1 – нагреватель

2 – холодильник

3 – рабочее тело

Первая паровая машина – ЭОЛИПИЛ

Герон Александрийский,

I – II вв. н.э

H 2 O

Паровой насос Севери (1698)

Томас Севери (1650-1715)

«Огневая машина»

Дени Папена (1707)

Дени Папен

Пароатмосферный поршневой

насос Ньюкомена (1710)

Томас Ньюкомен

Паровая машина

И.И. Ползунова (1763)

Ползунов Иван Иванович

Паровой двигатель Уатта (1765)

Джеймс Уатт (1736 – 1819)

Газовые двигатели

Этьен Ленуар

(1822 – 1900)

Газовый двигатель Отто

Николаус Август Отто

• Паровая машина
• Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)
• Паровая турбина
• Газовая турбина
• Реактивный двигатель

Тепловая

машина

Вода

Поршень

Топливо

Паровая турбина

Газовая турбина

Вода

Струя пара или газа

Лопасти

Топливо

Паровая турбина

Турбина Л.А. Пелтона, 1880

Первый турбоход "Турбиния", 1897

Двигатель внутреннего сгорания

Механическая работа

Топливо

Охлаждение

Реактивный двигатель

Топливо

Струя газа

Отталкивание

Применение тепловых двигателей

Авиация

Водный транспорт

Космические ракеты

Автомобилестроение

Влияние тепловых двигателей на окружающую среду

Состав атмосферного воздуха

Компоненты

атмосферы

азот (N 2 )

кислород (О 2 )

диоксид углерода (СО 2 )

аргон (Ar)

пары воды

Число автомобилей на трассах и городах у нас возросло в 5 раз.

Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5 - 3 кг свинца в год

При нарушении работы карбюратора увеличивается содержание СО и СО 2 в атмосфере

Это приводит к образованию парникового эффекта

В крупных городах отработанные газы автомобилей создают смог

Выхлопные газы газотурбинных двигателей содержат СО 2 , NО 2 , углеводороды, сажу, альдегиды

При старте и возвращении на Землю ракетные двигатели разрушают озоновый слой Земли

Заболевания, вызванные загрязнением окружающей среды

• Бронхит
• Бронхиальная астма
• Пневмония
• Сердечная недостаточность
• Инсульт
• Язва желудка

Альтернативные источники энергии

Альтернативными (или возобновляемыми) источниками энергии ( ВИЭ ) называют источники энергии, позволяющие получать энергию без использования традиционного ископаемого топлива (нефти, газа, угля и т.п.)

Приливная

электростанция

Механическая (кинетическая)

энергия воды

Механическая (кинетическая)

энергия турбины

Электрическая энергия

Приливная электростанция

Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 13 метров.

Приливная электростанция

Преимущества

Недостатки

Ветряная электростанция

Кинетическая

энергия ветра

Механическая (кинетическая)

энергия турбины

Принцип действия:

ветер крутит лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора.

Генератор в свою очередь вырабатывает электрическую энергию.

Электрическая энергия

Ветряная электростанция

Преимущества

Недостатки

Геотермальные электростанции

Преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электричество.

Энергия Земли

Внутренняя энергия пара

Механическая (кинетическая)

энергия пара

Механическая (кинетическая)

энергия турбины

Электрическая энергия

Геотермальные электростанции

Недостатки

Преимущества

Солнечная электростанция

Солнечная электростанция (СЭС) - инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию.

Энергия Солнца

Внутренняя энергия пара

Механическая (кинетическая)

энергия пара

Механическая (кинетическая)

энергия турбины

Электрическая энергия

Солнечная электростанция

Все солнечные электростанции (СЭС)

подразделяют на несколько типов:

• СЭС башенного типа
• СЭС тарельчатого типа
• СЭС, использующие фотобатареи
• СЭС, использующие параболические концентраторы
• Комбинированные СЭС
• Аэростатные солнечные электростанции

Солнечная электростанция

Энергия солнечной радиации может быть преобразована в постоянный электрический ток посредством солнечных батарей - устройств, состоящих из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов.

Солнечная

электростанция

Преимущества

Недостатки

Всем нам необходимо задуматься над вопросом:

тепловая машина – это добро или зло???

Решение этой проблемы в первую очередь зависит от нас с вами!!!

Тепловым двигателем называют устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии топлива. Все тепловые двигатели обладают общим свойством периодичностью действия (цикличностью), в результате чего рабочее тело периодически возвращается в исходное состояние.

Паровая машина тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию пара в механическую работу возвратно- поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. Первое известное устройство, приводимое в движение паром, было описано Героном Александрийским в первом столетии.

Двигатель внутреннего сгорания тепловой двигатель, который преобразовывает теплоту сгорания топлива в механическую работу. Первый практически пригодный газовый двигатель внутреннего сгорания был сконструирован французским механиком Этьеном Ленуаром () в 1860 году. Мощность двигателя составляла 8,8 кВт (12 л. с.).

Паровая турбина тепловой двигатель, в котором энергия пара преобразуется в механическую работу. Газовая турбина, тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого энергия сжатого я нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу.

Реактивный двигатель двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования внутренней энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. Реактивный двигатель был изобретен Гансом фон Охайном, выдающимся немецким инженером- конструктором и Фрэнком Уиттлом.

ГОКУ АО «Общеобразовательная школа при учреждениях исполнения наказания», г. Благовещенск

Тепловые двигатели.

Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

Первой известной нам тепловой машиной была паровая турбина внешнего сгорания, изобретённая во ΙΙ (или в Ι ?) веке н. эры в римской империи. Это изобретение не получило своего развития предположительно из-за низкого уровня техники того времени (например, тогда ещё не был изобретён подшипник).

Позже в Китае появилось пороховое орудие и пороховая ракета. Это было сравнительно простое устройство. С точки зрения механики пороховая ракета не являлась тепловым двигателем, а с точки зрения физики являлась тепловой машиной. Уже в 17 веке ученые пытались изобрести на основе порохового орудия тепловой двигатель.

Пороховой снаряд в Древнем Китае

• Виды тепловых двигателей
• Тепловые двигатели внешнего сгорания:

1.Двигатель Стирлинга - это тепловой аппарат, в котором газообразное или жидкое рабочее тело совершает движения в замкнутом пространстве. Это устройство основано на периодическом охлаждении и нагреве рабочего тела. При этом извлекается энергия, которая возникает при изменении объема рабочего тела. Двигатель Стирлинга может работать от любого источника тепла.

Был впервые запатентован шотландским священником Робертом Стирлингом 27 сентября 1816 года. Однако первые элементарные «двигатели горячего воздуха» были известны ещё в конце XVII века, задолго до Стирлинга. Достижением Стирлинга является добавление узла, который он назвал «эконом».

Роберт Стирлинг -

создатель знаменитого альтернативного паровой машине двигателя, названного в его честь.

В 1843 году Джеймс Стирлинг использовал этот двигатель на заводе, где он в то время работал инженером. В 1938 году фирма «Филипс» инвестировала в двигатель Стирлинга мощностью более двухсот лошадиных сил и отдачей более 30 %. Двигатель Стирлинга имеет много преимуществ и был широко распространён в эпоху паровых машин.

2.Паровая машина

Джеймс Уатт – шотландский инженер-изобретатель, создатель универсальной паровой машины

Схема работы паровой машины Уатта

Главный плюс паровых машин - простота и отличные тяговые качества. При этом можно обходиться без редуктора. По этой причине паровую машину удобно использовать в качестве тягового двигателя.

Недостатки: низкий КПД, невысокая скорость, постоянный расход воды и топлива, большой вес

Паровая машина - любой тепловой двигатель внешнего сгорания, который преобразует энергию пара в механическую работу.

Грузовик с паровым двигателем

Паровая пожарная машина

Трактор с паровым двигателем

(КПД) теплового двигателя может быть определён как отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты, содержащейся в топливе. Остальная часть энергии выделяется в окружающую среду в виде тепла. Паровой двигатель, выпускающий пар в атмосферу, будет иметь КПД от 1 до 8 %, усовершенствованный двигатель может улучшить КПД до 25 % и даже более.

Тепловая электростанция может достичь КПД в 30-42 %. Парогазовые установки могут достигать КПД в 50-60 %.

На ТЭЦ эффективность повышается за счёт использования частично отработавшего пара для отопления и производственных нужд. При этом используется до 90 % энергии топлива и только 10 % рассеивается бесполезно в атмосфере.

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ:

• ДВС (двигатель внутреннего сгорания) - это двигатель, в процессе работы которого, часть сгорающего топлива преобразуется в механическую энергию.

Первый ДВС был придуман и создан

Э. Ленуаром в 1860 году. Рабочий цикл состоит из четырех тактов, по этой причине этот двигатель ещё называют четырехтактным. В настоящее время такой двигатель чаще всего встречается на автомобилях.

Рудольф Дизель(1858-1913).

Немецкий инженер, создатель ДВС,

используемого по настоящее время

2. Роторный ДВС

Этот вид двигателя относительно прост и может быть создан в любых размерах. Вместо поршней используется ротор, вращающийся в специальной камере. В ней расположены впускные отверстия и выпускные, а также свеча зажигания. При таком типе конструкции четырехтактный цикл осуществляется без механизма газораспределения. В роторном ДВС можно использовать дешевое топливо. Также он практически не создаёт вибраций, дешевле и надежнее в производстве, чем поршневые тепловые двигатели.

«Mazda» на базе роторного мотора.

3. Ракетные и реактивные тепловые двигатели.

Суть этих устройств состоит в том, чтобы тяга создавалась не с помощью винта, а посредством отдачи выхлопных газов двигателя.

Могут создавать тягу в пространстве без воздуха.

Бывают твердотопливные, гибридные и жидкостные). И последний подвид - это турбовинтовые тепловые двигатели. Создание энергии происходит за счёт винта и за счёт отдачи выхлопных газов.

Схема устройства реактивного двигателя

Ан-140- турбовинтовой грузопассажирский самолёт

Слайд 1

Тепловые двигатели
Устройства, преобразующие внутреннюю энергию топлива в механическую энергию, называются тепловыми двигателями. Теорию тепловых двигателей разработал французский ученый Никола Сади Карно.

Слайд 2

Первый универсальный тепловой двигатель (паровую машину) создал в 1774 г. выдающийся английский изобретатель Джеймс Уатта. Этому, правда, предшествовало изобретение в 1765 г. пароатмосферной машины русским механиком И. И. Ползуновым, однако его машина после нескольких месяцев работы была остановлена, а затем и вообще разобрана, в результате чего дело Ползунова на десятки лет было предано забвению. Машина же Уатта получила широкое распространение и сыграло огромную роль в переходе к машинному производству. Изобретение паровой машины способствовало созданию паровозов, пароходов и первых (паровых) автомобилей. Первые паровозы были созданы в Англии Р. Тревитиком (1803) и Дж. Стефенсоном (1814). Изобретателем парохода считается американец Р. Фултон. Свои первые испытания он проводил на реке Сене в Париже. Однако когда он в 1804 г. обратился к Наполеону Бонапарту с предложением перевести французские корабли на использование паровой тяги, то, как это ни странно, получил отказ. Через некоторое время Фултон вернулся на родину, и в 1807 г. по реке Гудзон отправился в свой первый рейс пароход «Клермонт».

Слайд 3

Преобразование энергии при работе тепловых двигателей
При сгорании топлива химическая энергия (потенциальная энергия взаимодействия атомов) преобразуется в кинетическую энергию хаотического движения молекул. При этом нагревается некоторая масса газа, которая называется рабочим телом. Газ (рабочее тело) расширяется, совершая работу (двигая поршень). При этом газ охлаждается, то есть кинетическая энергия молекул преобразуется в механическую энергию. Действие теплового двигателя имеет циклический характер.

Слайд 4

Основные элементы теплового двигателя
Рабочее тело – обычно газ: Нагреватель – сжигаемое топливо, имеющий температуру Т1, в контакте с которым рабочему телу сообщается количество теплоты Q1; Холодильник – окружающая среда, имеющий температуру Т2 , в контакте с которым от рабочего тела отбирается количество теплоты Q2

Слайд 5

Полезная работа теплового двигателя
Полезная работа Ап равна разности количества теплоты Q1, полученного рабочим телом от нагревателя, и количества теплоты Q2, отданного холодильнику. Aп = Q1 – Q2

Слайд 6

Схема работы теплового двигателя
Нагреватель
Рабочее тело
Холодильник
Q1
Q2
А п = Q1-Q2
КПД

Слайд 7

КПД теплового двигателя
Отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя, называется коэффициентом полезного действия теплового двигателя. Согласно теореме Карно, из всех мыслимых тепловых двигателей с температурой нагревателя Т1 и температурой холодильника Т2 максимальным КПД будет обладать такой двигатель, каждый цикл работы которого представляет собой замкнутый процесс, графически изображенный на рисунке (цикл Карно).

Слайд 8

Т
Т
Р
V1
V4
1
2
3
4
V
ηmax= 1-
Цикл Карно
V2
V3
b
1
1-2 изотермическое расширение при температуре Т1
2-3 адиабатное расширение Q=0
3-4 изотермическое сжатие при температуре Т2
4
4-1 адиабатное cжатие Q=0