Теплові двигуни та охорона навколишнього середовища. 10 клас.

Мета: Повторити й узагальнити знання учнів з розділу « Основи термодинаміки», формувати вміння розвивати логіку мислення, активізувати самостійність мислення учнів, уміння відстоювати свою точку зору в процесі роботи, виховувати у дусі бережливого ставлення до природи.

 

Тип уроку: нетрадиційний.

 

План уроку: 1.Оргмомент

                       2. Жеребкування

                       3. Бліц вікторина «Тема»

                       4. Конкурс проектів на тему: «Теплові двигуни  та охорона

                           навколишнього середовища»

                       5. Ліричний конкурс

                       6. Тестування на комп’ютерах та розв’язування задач

                       7. «Доміно»

                       8. Підсумок уроку.

 

Хід уроку.

 

1.     Організаційний момент, повідомлення теми та мети.

2.     На сьогоднішньому уроці ми проведемо змагання з метою узагальнити

знання з теми. Представляю вам членів журі.

         Першим етапом буде жеребкування. Пропонується всім членам команд скласти прислів’я з даних слів:  добре, хоче, хто, знати, все, того, навчати.

(«Добре того навчати, хто хоче все знати»). Та команда , відповідь якої буде найточнішою отримує заохочувальний бал і першим обирає колір сектора для тематичної бліц вікторини ( червоний, синій, жовтий).

         3. Конкурс «Тема». Оцінюється по кількості вірних відповідей за 1 хвилину. ( Додаток 1 ).

         4. Ми живемо в епоху бурхливого розвитку цивілізації. Небаченими досі швидкостями йде зростання міст, розширюється промислове будівництво, збільшується кількість населення, зростає експлуатація всіх природних ресурсів. У зв’язку з цим охорона навколишнього середовища стала для людства однією з найважливіших, злободенних проблем.

 

Україно моя! Запорошена газами Квітко!

         Твої хати й сади все пливуть і пливуть у диму.

         Україно, рожева, тендітна лелітко,

         Твої болі й страждання на себе візьму.

 

Каламутний Дніпро вже аж стогне від горя і гніву,

         Засихають сади і гаї, переліски-ліси,

2

          Від кислотних дощів в’януть трави тривожно і німо,

         Шумних птахів зникають на наших полях голоси.

 

         Україно моя! Пожовтіла журлива вербиця,

Неповторні живі замулились джерела твої.

Вже не можна будь-де просто неба водиці напитись,

І струмки не струмки, а брудні ручаї.

 

Та ви чуєте , люди, спішімо її врятувати,

Бо не можуть нащадки ніколи й нізащо просить.

Голос правди святої потрібно уже підіймати,

Бо без неї нам теж, зрозуміло , на світі не жить.

 

У кожної команди було домашнє завдання, проектні роботи, присвяченні екологічним проблемам і тепловим машинам. Ознайомте  всіх присутніх з результатами вашої роботи ( презентації проектів). Найвища оцінка-5.

Публікації проектів в додатку 3.

 

         5. Настав час і для четвертого етапу змагання: «фізики і лірики».

Майже в кожного поета є рядки, що мають прямий зв'язок з явищами природи. Ваша задача -  встановити яке фізичне явище описане поетами. Вірна відповідь 1 бал.

 

         А.Костецький

         - А змерзлі клени та берези

         Ховають ноги в теплий сніг

         І затихають обережно

         Аж до далекої весни…     ( теплопровідність )

 

         М.Познанська

         - Це жито липневе у полі

         Дало соломи на бриля.

         Прив’яло листя на тополі,

         Від спеки аж пашить земля.     ( випаровування )

 

         В.Близнюк

         - Краплинами теплого воску

         Спадає на крони літо.        ( плавлення )

 

         6. П’ятий етап – заключний. Кожен учень має змогу отримати оцінку і бали для своєї команди. Капітани команд отримують задачі, які потрібно розв’язати, решта учнів за комп’ютерами дають відповіді на тестові завдання (програма Test W-2006 .)

 

 

3

Задача 1.

У циліндрі при 20^оС є  2  кг повітря під тиском 9,8 * 10⁵ Па. Визначити  роботу повітря під час його ізобарного нагрівання на 100^оС. Молярна маса повітря дорівнює 0,029кг/моль. ( 57,3 кДж )

 

Задача 2.

Автомобіль витрачає 5,67  кг бензину на 50  км шляху. Визначити потужність, яку розвиває двигун, якщо швидкість руху 90  км/год  і  ККД  двигуна  22%. (28,8 кВт )

 

Задача 3.

ККД теплового двигуна 30%. Його робоче тіло – газ - отримало від нагрівника кількість теплоти 10 кДж. Вичисліть температуру нагрівника, якщо температура холодильника 20^оС. Яку кількість теплоти робоче тіло віддало холодильнику? (420 К, 7 кДж )

 

         7. Поки члени журі підбивають підсумки змагань, учням для повторення формул пропонується пограти в гру «Доміно».Команда, яка першою закінчить складати картки, отримає  додатковий заключний бал.

( Додаток 2 ).

 

         8. Слово надається журі. Оцінки за урок виставив комп’ютер під час тестування + додатковий бал за перше місце + бал тим учням, хто працював над проектом.

         9. Прозоре чисте повітря, блакитні ріки, озера, джерела, величезні ліси, квітучі гаї, захищені від водної та вітрової ерозії поля – все це величезне багатство може зникнути, якщо людство не схаменеться.

Люди часто забувають або, швидше, не помічають того, наскільки щедра наша Земля: рослини та дерева дають нам змогу дихати чистим повітрям, поля годують нас хлібом та овочами, водоймища – рибою, на луках пасуться тварини.

Ми не можемо просто заплющувати очі на проблеми екології, які загрожують нашому життю та життю майбутніх поколінь. Свій посильний внесок може зробити кожен: хоча б не засмічувати землю, по якій ходимо, посадити принаймні одне деревце, збудувати шпаківню навесні.        Звичайно, це небагато, але, якщо кожна людина почне шанобливо ставитися до навколишнього середовища, це добре відіб’ється на ньому.

Давайте зробимо все, щоб наші діти та онуки дихали пахощами квітів, чули спів птахів, ходили по м’якій травичці, милувалися сходом сонця.

         Давайте залишимо їм у спадок чисту та прекрасну Землю!

 

 

 

Додаток 1.

Червона картка

1.     Суму кінетичної і потенціальної енергії молекул тіла називають…(внутрішньою енергією).

2.     Кількість теплоти позначають буквою …(Q)

3.     Внутрішня енергія тіла залежить від його…( температури)

4.     Яке співвідношення ( формула) є формою запису І закону термодинаміки? (Q=И+А)

5.     Процес зміни стану газу, який відбувається без теплообміну з навколишнім середовищем, називають…(адіабатним)

6.     Куди витрачається енергія (підведена теплота) при плавленні твердого тіла?(руйнування кристалічної гратки)

7.     При якому процесі вся передана тілу кількість теплоти йде на виконання роботи? (при ізотермічному)

8.     Прізвище вченого, який придумав ідеальну теплову машину з найбільшим ККД  ( Карно)

9.     Процес зворотний до конденсації..(пароутворення)

10. Процеси, які можуть самочинно відбуватися тільки в одному напрямі, називаються….(необоротними)

11. Частина теплового двигуна, яка має температуру Т₂ (холодильник)

12. Чи можна кондиціонер вважати тепловою машиною? (Так)

13. Чому дорівнює внутрішня енергія двоатомного газу?

14.  Внаслідок розширення стиснутого повітря у вакуумі його температура….(знижується)

15. Яка турбіна має більший ККД? Газова чи парова? (газова)

 

Синя картка

 

1.     Внутрішню енергію позначають буквою …(И)

2.     Внутрішня енергія може змінюватися при …(теплопередачі та виконанні роботи)

3.     Як зміниться внутрішня енергія речовини при її кристалізації? (залишиться незміною)

4.     Якою буквою позначають питому теплоту згоряння палива? (q)

5.     Який запис має І закон термодинаміки для ізохорного процесу?(И=Q)

6.     Чи можна дизельний двигун віднести до ДВЗ? (так)

7.     Установки, які перетворюють внутрішню енергію в механічну, називають…(тепловими машинами)

8.     Процес зворотній до пароутворення…(конденсація)

9.     Найбільш поширені теплові машини-це парові ….(турбіни)

10. Чи можна холодильну машину вважати тепловою?(так)

11. Як обчислити кількість теплоти, необхідну для плавлення кристалічного тіла?

12.  Чи можливий вічний двигун ІІ роду? (ні, неможливо виконати роботу лише за рахунок одержання теплоти від навколишнього середовища)

13. Газ під стискання нагрівається чи охолоджується?(нагрівається)

14. Який двигун має більший ККД? Бензиновий чи дизельний?(дизельний)

15. Які типи парових турбіни ви знаєте? (турбіни активної дії та турбіни реактивної дії)

Жовта картка

 

     1.Якою буквою позначають виконану газом роботу? (А)

2. Який спосіб зміни внутрішньої енергії характеризує кількість теплоти? (теплопередачу)

3. Процес зворотний до плавлення ( тверднення)

4.Чи можливий процес, при якому теплота без втручання зовнішніх чинників переходила б від холодних тіл до нагрітих? (ні, ІІ закон термодинаміки)

5.Якою буквою позначають ККД?(ета)

6.За якою формулою знаходять кількість теплоти, виділену при згорянні палива?

7. І закон термодинаміки для адіабатного процесу…(И=А)

8.Чому дорівнює внутрішня енергія одноатомного газу?

9.Чи можливий вічний двигун І роду?( ні, неможливо виконувати роботу за рахунок скінченого значення внутрішньої енергії якоїсь системи)

10. Скільки тактів має ДВЗ? (4)

11.З яких процесів складається цикл Карно? ( 2 ізотермічних та 2 адіабатних)

12. Газ стискається ізотермічно. Чи змінюється при цьому його внутрішня енергія? (ні)

13.Що є головною робочою частиною турбіни? ( ротор - закріплений на валу диск з лопатками)

14.За рахунок якої енергії виконується робота під час адіабатного розширення газу? (внутрішньої)

15.Які ви знаєте типи реактивних двигунів? (прямоточний повітряно-реактивний, турбокомпресорний, турбореактивний, турбогвинтовий)

 

Моль якого газу – водню чи гелію – має більшу внутрішню енергію за однакової температури газів? ( водень, має меншу молярну масу).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 2. «Доміно»

 

Внутрішня енергія одноатомного газу	Q=∆И+А
И=	Кількість теплоти при нагріванні
Q=cm∆t	Робота газу
А= р∆V	Кількість теплоти згоряння палива
Q= qm	І закон термодинаміки
Q=∆U+A	Кількість теплоти при плавленні
Q=λm	І закон термодинаміки для ізотермічного процесу
Q=A	Коефіцієнт корисної дії

 

	І закон термодинаміки для ізохорного процесу
Q=∆И	Максимальний ККД
	І закон термодинаміки для адіабатного процесу
∆И=-A	Кількість теплоти при пароутворенні
Q=rm	І закон термодинаміки для ізобарного процесу.