Презентация на тему коэффициент полезного действия механизма. Презентация на тему "коэффициент полезного действия механизма" Скачать презентацию на тему кпд теплового двигателя

Слайд 1

Коэффициент полезного действия механизма. Дома: §61

Повторить «золотое правило» механики. Познакомиться с понятием коэффициента полезного действия как основной характеристики рабочего механизма.

Цель урока:

Слайд 2

1.Дает ли выигрыш в работе простой механизм? Ответ обосновать. 2.Содержание «Золотого правила» механики. 3.Какое соотношение существует между путями, пройденными точками приложения сил на рычаге, и этими силами? 4.Для чего применяются простые механизмы? 5.В чем проигрывают, пользуясь рычагом, дающем выигрыш в силе?

Повторение:

Слайд 3

6.Во сколько раз проигрывают в пути, используя для поднятия грузов подвижный блок. 7.Укажите формулы для расчета: Мощности A = F*S Работы V = S / t Скорости P = F / S Плотности p = m / v Давления N = A / t

Слайд 4

План изучения темы: «Коэффициент полезного действия механизмов».

1.Для чего применяются простые механизмы. 2.Понятие полезной работы и полной и их сравнение. 3.Понятие КПД механизма, его сравнение с 100%. 4.Способы повышения КПД.

Слайд 5

Простые механизмы применяются для …

Слайд 6

Понятие полезной работы и полной.

Яблоки для переработки на сок, грузчик высыпает из корзин в кузов машины.

Полная работа - это погрузка яблок.

Она складывается из подъема самих яблок и подъема корзин.

Работа по поднятию самих яблок – полезная, а по поднятию корзин – бесполезная, потому что их нужно опускать или сбрасывать вниз.

Слайд 7

Работа по поднятию груза при помощи наклонной плоскости, высотой h и длиной ℓ.

Полезная работа А п = F *h = m *q *h

Но при этом преодолеваем силу трения, силу тяжести других приспособлений, совершаем дополнительную работу.

Затраченная работа больше полезной Аз > А п.

Полезная работа лишь часть полной работы.

Слайд 8

Характеристика механизма, определяющая какую долю полезная работа составляет от полной, называется КПД.

Может ли КПД равным 100%, > 100%? Ответ обосновать.

Как повысить КПД?

Уменьшить массу движущихся частей, уменьшить трение в деталях.

Слайд 9

Решение задач на расчет КПД.

Определить КПД приспособлений и механизмов в следующих ситуациях: 1.Бочку вкатывают по наклонному помосту, прилагая усилие 240Н. Масса бочки 100кг, длина помоста 5м, высота помоста 1м. 2.Ведро с песком весом 200Н поднимают при помощи неподвижного блока на высоту 10м, действуя на веревку с силой 250Н.

Принципиальная схема теплового двигателя

Нагреватель Т1

Холодильник Т2

Рабочее тело

проблема

использование ТД

аргумент
пример

невыгодно

ТЕМА УРОКА

«Коэффициент полезного действия

тепловых двигателей»

Задачи урока:

Задача № 1.

Что является нагревателем?

передаваемое нагревателем?

Задача № 1.

Определить КПД двигателя трактора, которому для выполнения работы 15 МДж потребовалось израсходовать 1,2 кг топлива с удельной теплотой сгорания 42 МДж.

Для решения данной задачи необходимо ответить на вопросы:

Что является полезной работой?

Что является нагревателем?

Какие тепловые процессы происходят в нагревателе?

передаваемое нагревателем?

Какой из трех формул КПД лучше воспользоваться в данной

Вопрос: что означает «КПД двигателя трактора равен 30%?»

В двигателе внутреннего сгорания было израсходовано 0,5 кг горючего, теплота сгорания которого 46·106 Дж/кг при этом двигатель совершил 7·106 Дж полезной работы. Каков его КПД?
В тепловой машине за счёт каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совершается работа 300 Дж. Определить КПД машины.
Полезная мощность двигателей самолёта равна 2300 кВт. Каков КПД двигателей, если при средней скорости 250 км\ч они потребляют 288 кг керосина на 100 км пути?

КПД современных серийных ГТД

для различных классов мощности

Может ли КПД быть равен или больше 100%?
Как можно увеличить КПД?
Приведет ли увеличение Qн к увеличению полезной работы? К увеличению КПД?
Приведет ли уменьшение Qх к увеличению полезной работы? К увеличению КПД?
Что выгоднее: увеличивать Qн или уменьшать Qх? (Проводят математический анализ – это удобнее делать на последней формуле КПД)
Что технически легче (возможнее): увеличивать Qн или уменьшать Qх? С чем связаны данные проблемы?

ВОПРОСЫ

СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ КПД (разминка)

ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ТОПЛИВА
ОТСУТСТВИЕ СМАЗКИ В РАБОЧИХ ЧАСТЯХ МЕХАНИЗМОВ
УМЕНЬШЕНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ ЧЕРЕЗ СТЕНКИ ЦИЛИНДРА
УМЕНЬШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ «ХОЛОДИЛЬНИКА»
УЛУЧШАТЬ ГЕРМЕТИЧНОСТЬ КАРТЕРА
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ УТЕЧКИ ПАРОВ БЕНЗИНА ИЗ ТОПЛИВНОГО БАКА АДСОРБЦИЕЙ И ОТСАСЫВАНИЕМ ПАРОВ ВО ВПУСКНУЮ СИСТЕМУ.

Подбери пословицу

То, что помогает повышению качества обучения	То, что мешает повышению качества обучения

Задание для самоподготовки : выучить теоретическую часть по конспекту в тетради, задачник А.П.Рымкевич № 679, задача № 2

«Тепловая машина за цикл работы получает от нагревателя 100 Дж и отдает холодильнику 40 Дж. Чему равен КПД тепловой машины?»

Дополнительно: оценить КПД судового дизельного двигателя (см.ниже)

Простые механизмы. КПД простых механизмов

1. Рычаг находится в равновесии под
действием двух сил, если момент
силы, вращающий его по часовой
стрелке, ... моменту силы, вращающей
его против часовой стрелки.
A. прямо пропорционален.
B. обратно пропорционален.
C. равен.

2. Подвижный блок...
A. дает выигрыш в силе в 2 раза.
B. не дает выигрыша в силе.
C. дает выигрыш в силе в 4 раза.

3. С помощью рычага рабочий поднимает
груз массой 200 кг. Какую силу он
прикладывает к большему плечу
рычага длиной 2 м, если меньшее
плечо равно 0,5 м?
A. 200 Н.
B. 400 Н.
C. 500 Н.

A.
B.
C.
4. Груз какого веса можно поднять с
помощью подвижного блока, прилагая
силу 200 Н?
200 Н.
400 Н.
100 Н.

A.
B.
C.
5. Прилагая силу F = 100 Н, груз массой
m подняли с помощью подвижного
блока на высоту h = 3 м. На какое
расстояние протянут конец веревки
(рис.)?
3 м.
6 м.
1,5 м.

A.
B.
C.
6. Определите, чему равна масса m
поднятого груза (рис.3).
40 кг.
20 кг.
80 кг.

A.
B.
C.
7. Груз весом 1000 Н с помощью рычага
поднят на высоту h. Определите работу,
совершенную силой F = 200 Н, h = 20 см
(рис.).
400 Дж.
250 Дж.
200 Дж.

8. Сравните
работу силы тяжести с работой
приложенной силы F (рис.2).
A.
B.
C.
Работа силы тяжести
больше
работы
приложенной
силы:
проигрыш в работе.
Работа силы тяжести
меньше
работы
приложенной
силы:
выигрыш в работе.
Работа силы тяжести
равна
работе
приложенной
силы:
нет ни выигрыша, ни
проигрыша в работе.

A.
B.
9. Коэффициентом полезного
действия называется отношение...
Работы к... работе.
полезной; полной.
полной; полезной.

A.
B.
10. На практике совершенная с
помощью механизма полная работа
всегда... полезной работы.
меньше.
больше.

Слайд 2

Девиз урока: «От чувств к пониманию»ЦЕЛЬ УРОКА: продолжение формирования понимания учащимися сущности метода научного познания окружающего мира.ЗАДАЧИ УРОКА: образовательные расширить представления учащихся о принципах работы тепловых двигателей; структурно-логическими схемами, таблицами.воспитательные содействовать формированию основных мировоззренческих идей (материалистичностимира, обусловленности развития науки потребностями производства);воспитание у учащихся чувства патриотизма, экологической культуры.задачи развития учить выделять главное в материале, логически излагать мысли, анализироватьиллюстративный материал;для развития познавательных интересов и способностей использовать историческиефакты.

Слайд 3

ТИП УРОКА: урок совершенствования и систематизации знаний, умений, навыков.ОСНАЩЕНИЕ УРОКА: слайды

Слайд 4

История ДВС

«Прадед» - Героновый шароколо 200 г. до н. э. Пароход 1878 г. Паровая турбина 1887 г. «Дед» - паровая машина Ивана Ползунова- Самолёт 1903 г. Первый ДВС 1878 г. «Отец» - паровая машина Джеймса Уатта 1784 г. Паровоз 1814 г. Дизель 1897 г.

Слайд 5

Работа двигателя внутреннего сгорания

А) впуск Б) сжатие В) рабочий ход Г) выпуск

Слайд 6

2. Какие устройства называются тепловыми двигателями? Машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию, называются тепловыми двигателями. 3.Можно ли огнестрельное оружие отнести к тепловым двигателям? Да. Энергия сгоревшего пороха переходит в механическую энергию снаряда. 4. Можно ли человеческий организм отнести к тепловым двигателям? Да 5. Почему ДВС не используются в подводных лодках при подводном плавании? Под водой для работы двигателя внутреннего сгорания необходим воздух, а его там нет, либо необходимо брать сжиженный воздух, но это нерентабельно и усложняет процесс. 6. Изменяется ли температура пара в турбине? Да, она уменьшается. 7. Все ли тепловые двигатели одинаково рентабельны? Нет, не все, есть более экономичные, например дизельный двигатель.

Слайд 7

Для характеристики эффективности тепловой машины по превращению внутренней энергии в механическую вводится коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины. Он обозначается буквойη

Слайд 8

Физический словарик.

Коэффициент (от лат. coefficientis)обычно постоянная или известная величина – множитель при переменной или известной величине.

Слайд 9

Коэффициентполезного действия теплового двигателя

Коэффициент полезного действия теплового двигателя - отношение работы, совершаемой двигателем за цикл, к количеству теплоты полученному от нагревания: КПД теплового двигателя всегда меньше единицы (меньше 100%).

Слайд 10

Максимальный КПД

Максимальное значение КПД для идеальной тепловой машины впервые вычислил французский инженер и учёный Сади Карно.

Слайд 11

КПД тепловых двигателей

Слайд 12

Блок - схема теплового двигателя

Нагреватель Рабочее тело (газ) Холодильник Q1 (теплота) Q2 (теплота) A’=Q1-Q2 (работа)

Слайд 13

Физическая величина, показывающая, какую долю составляет совершаемая двигателем работа от энергии, полученной при сгорании топлива, называется коэффициентом полезного действиятеплового двигателя  = (А / Q) 100%

Слайд 14

КПД теплового двигателя

 = А п/ Аз  = Qп/ Qз  = Nп/ Nз ВСЕГДА! 00% Почему?  = (А / Q) 100%

Слайд 15

Характеристики тепловых двигателей

Слайд 16

Применение тепловых машин и проблемы охраны окружающей среды

При сжигании топлива в тепловых машинах требуется большое количество кислорода. На сгорание разнообразного топлива расходуется от 10 до 25% кислорода, производимого зелёными растениями. Тепловые машины не только сжигают кислород, но и выбрасывают в атмосферу эквивалентные количества двуокиси углерода (углекислого газа). Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Сейчас во всём мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно 200 – 250 млн. т золы и около 60 млн. т диоксида серы. Кроме промышленности воздух загрязняет и транспорт, прежде всего автомобильный (жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей).

Слайд 17

Как вы думаете, на что тратится большая часть внутренней энергии тепловых двигателей???? Безопасны ли тепловые двигатели с точки зрения экологии?Вы правы и это хорошо видно из следующих данных:

Слайд 18

– 1 тонна бензина, сгорая, выделяет 500 – 800 килограммов вредных веществ; – в атмосферу ежегодно выбрасывается 5 миллиардов тонн СО2 ; – один реактивный лайнер за 5 ч полета потребляет 45 т кислорода – за последние 25 лет количество углекислого газа в атмосфере увеличилось на 345 млрд т. – в состав выхлопных газов входит 1200 компонентов, в том числе оксид углерода, окислы азота, углеводороды, альдегиды, оксиды металлов (наиболее вредный – оксид свинца), сажа и прочее.

Экологические проблемы

Слайд 19

1.Один из учеников при решении получил ответ, что КПД теплового двигателя равен 200%. Правильно ли решил ученик задачу? Качественные задачи: 2. КПД теплового двигателя 45%. Что означает это число? 3. Может ли КПД теплового двигателя быть равен 1,8; 50; 4; 90; 100%?

Слайд 20

Задача для любителей биологии

В организме человека насчитывается около 600 мышц. Если бы все мышцы человека напряглись, они вызвали бы усилие, равное приблизительно 25 т. считается, что при нормальных условиях работы человек может развивать мощность 70 – 80 Вт, однако возможна моментальная отдача энергии в таких видах спорта, как толкание ядра или прыжки в высоту. Наблюдения показали, что при прыжках в высоту с одновременным отталкиванием обеими ногами некоторые мужчины развивают в течение 0,1 с среднюю мощность около 3700 Вт, а женщины – 2600 Вт. КПД мышц человека равен 20%. Что это значит? Какую часть энергии мышцы тратят впустую?

Слайд 21

1.Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и отдаёт холодильнику энергию 800 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя? 2.Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и отдаёт холодильнику энергию 700 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя?

Слайд 22

Углекислый газ, выделяющейся при работе тепловых двигателей, поглощает инфракрасное излучение поверхности Земли, что приводит к повышению температуры атмосферы ежегодно на 0,05 градус Цельсия. Этот эффект может создать угрозу таяния ледников и катастрофического повышения уровня Мирового океана. Сейчас в атмосферу выбрасывается ежегодно около 5 млрд. тонн CO2. Проблемы охраны окружающей среды

Слайд 23

При работе тепловых двигателей в атмосферу непрерывно выбрасываются вредные для растений, животных и человека вещества: оксиды азота, углеводорода, оксид углерода. Потребление кислорода при горении топлива уменьшает его содержание в атмосфере. На атомных электростанциях встаёт проблема захоронения опасных радиоактивных отходов. Применение паровых турбин на электростанциях требует больших площадей под пруды для охлаждения отработанного пара. В нашей стране для этой цели требуется 200 км3 воды.

Слайд 24

Мероприятия по охране природы 1. Повышение эффективности очистных сооружений. 2. Эксплуатация автомобилей с полным сгоранием топлива в ДВС и минимальным выбросом CO2в атмосферу. 3. Применение горючего из смеси кислорода и водорода. 4. Сооружение комплексов электростанций, в первую очередь атомных, с замкнутым циклом водоснабжения.

Слайд 25

Жак Ива Кусто: «Раньше природа устрашала человека, а теперь человек устрашает природу».

Слайд 26

Посмотреть все слайды

Слайд 2

Слайд 3

6.Во сколько раз проигрывают в пути, используя для поднятия грузов подвижный блок. 7.Укажите формулы для расчета: Мощности A = F*S РаботыV = S / t Скорости P = F / S Плотности p = m / v Давления N = A / t

Слайд 4

План изучения темы: «Коэффициент полезного действия механизмов».

Слайд 5

Простые механизмы применяются для …

Слайд 6

Понятие полезной работы и полной. Яблоки для переработки на сок, грузчик высыпает из корзин в кузов машины. Полная работа - это погрузка яблок. Она складывается из подъема самих яблок и подъема корзин. Работа по поднятию самих яблок – полезная, а по поднятию корзин – бесполезная, потому что их нужно опускать или сбрасывать вниз.

Слайд 7

Работа по поднятию груза при помощи наклонной плоскости, высотой h и длиной ℓ.

F Полезная работа А п = F *h = m *q *h Но при этом преодолеваем силу трения, силу тяжести других приспособлений, совершаем дополнительную работу. Затраченная работа больше полезной Аз > А п. Полезная работа лишь часть полной работы.

Слайд 8

Характеристика механизма, определяющая какую долю полезная работа составляет от полной, называется КПД.

А п Аз 100% Может ли КПД равным 100%, > 100%? Ответ обосновать. Как повысить КПД? Уменьшить массу движущихся частей, уменьшить трение в деталях. КПД =

Слайд 9

Решение задач на расчет КПД.

Посмотреть все слайды