Тема:Закон збереження енергії в механічних ітеплових процесах.Перетворення теплової енергії в механічну. Принцип дії теплової машини. - Уроки 8 клас - Фізика - Вчительська - Школа
Головна » Статті » Фізика » Уроки 8 клас

Тема:Закон збереження енергії в механічних ітеплових процесах.Перетворення теплової енергії в механічну. Принцип дії теплової машини.

Тема:Закон збереження енергії в механічних ітеплових процесах.Перетворення теплової енергії в механічну.

Принцип дії теплової машини.

Мета:Ознайомити учнів із законом збереження енергії

Дати перше уявлення про теплові машини.Усвідомити той факт ,що енергія може переходити з одного виду в інший.

                           ХІД УРОКУ

1)ПЕРЕВІРКА ВИКОНАННЯ ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

Вказати  стрілками одиниці вимірювання

1)Кількість теплоти                                                1)  кг

2)Потужність                                                            2) Дж

3) Питома теплоємність                                          3) Вт

4) Маса                                                                       4) Дж/(кг. К)

5) Питома теплота  згоряння палива                   5) Дж/кг

Задача: Скільки сухих дров потрібно спалити, щоб нагріти 5 відер води

(50 л) для приготування ванни.Температура води в колодязі  

 120С,            температура води у ванні 37 0  С

 

2) ПОЯСНЕННЯ  НОВОГО МАТЕРІАЛУ

      Досвід свідчить , що температуру тіла ,а отже, і його внутрішню енергію ,можна  змінити не тільки нагріваючи його на вогнищі або на сонці.Як ще можна нагріти тіло? Чому нагрівається насос при накачуванні колеса, сверло і деталь під час свердління, гальмівні колодки авто під час гальмування...

      З цих прикладів ми бачимо, що температуву тіла можна змінити,

виконавши над ним механічну роботу.Отже, зміна внутрішньої енергії тіла є наслідком виконання над ним механічної роботи. Це є ніби наповнення тіла

енергією, як наповнюється автошина повітрям .

        При всіх перетвореннях механічної енергії у внутрішню справджується закон збереження енергії:якщо кілька тіл бере участь у взаємодії,то зменшення  їх механічної енергії дорівнює збільшенню їх внутрішньої енергії.

     Але, як зазначалось раніше, внутрішню енергію можна змінити шляхом теплообміну .

Тобто:

                                       U=Q+A

де        U- зміна  внутрішньої енергії ,

           Q- кількість теплоти, яка передана тілу

           А- робота,виконана над тілом

  А  чи не можна заставити тіло виконувати роботу  при наданні йому певної кількості теплоти, тобто зробити певну машину чи механізм,

який виконував би механічну роботу?

       Перепишемо вираз по іншому:

                                           Q= U + A*

 де    А*-робота, яку виконує тіло   .

 Між іншим ,ми вивели цікаву формулу англійського фізика В. Томсона( лорда Кельвіна), який сформулював фундаментальний закон природи:

 

не можна побудувати машину, яка б перетворювала в механічну роботу всю надану їй теплоту.

    Отже,  розглянемо принципдії теплової машини на основі вищезгаданої формули. Робота, яку виконує тіло, повністю  залежить від кількості теплоти, переданої тілу. Чим більша кількість теплоти, тим більшу роботу воно може виконати.

Але частина кількості теплоти іде на  зміну внутрішньої енергії. Отже. чим менша зміна внутрішньої енергії, тим краща теплова машина, тим більшу роботу вона може виконати. Наприклад:  нагрівання газу в циліндрі під поршнем спричинює підняття вантажу на певну висоту.   

тобто- виконати роботу . Але очевидно, що робота,

виконана тілом,  менша за кількість теплоти, переданої

тілу,  на величину  зміни внутрішньої енергії.

 

3) ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ.

        

   Знайти  відповідність  між  записами

 

1) Механічна робота перетворюється             а) сверла і пили нагріваються

у внутрішню                                                           при роботі з ними

2) внутрішня енергія тіла                                    б)якщо холодну ложку                                                                        .перетворюється в механічну роботу               занурити в гарячий чай ,

                                                                                 то вона нагріється

3)внутрішня енергія тіла                                     в) паровоз приводиться в

передається іншому                                             рух енергією пари

 

Задача: Питома теплота згоряння дизельного палива 42700кДж/кг.

Питома витрата пального тракторів і їх потужність:

         Т - 25 А  258 г/кВт. год     , 18,4 кВт

         Т - 150К  252 г/кВт.год,      121 кВт

Який з тракторів економніший , якщо час роботи 1 мотогодина?

Скорочено задача розвязується так:

Витрата пального на повній потужності(горанка) у тракторів буде

Т-25 А  4,75 кг , (258 г/ кВт. год * 18,4кВт *1 год) ,Т - 150К  29,5кг

Спаливши таку кількість пального, вони витратять енергію

Т - 25А   -  202825кДж(42700кДж/кг*4,75 кг) ,Т - 150К -   1281000кДж

За годину вони виконають роботу

Т - 25 А -  66240кДж        Т - 150 К - 435600кДж

Це означає, що Т-150К виконає  роботи в 6,6 рази більше ,ніж Т-25А

А пального витратить в 6,3 рази більше.Отже , Т-150К економічниший!

( секрет: 258 більше за 252  ,тобто ,відповідь очевидна)

Задача 2: Під час сну людина за 1 год витрачає270 кДж, під час їзди на велосипеді- 2260кДж,  під час миття посуду - 590кДж,  під час підготовки уроків -400кДж. Питома теплота згоряння морозива(при перетравленні)

7500кДж/кг , а пшеничного хліба - 9260кДж/кг.

Скільки потрібно:

а) зїсти хліба , щоб 1год вчити уроки?

б)зїсти морозива, щоб 0,5 год кататись на велосипеді?

в) зїсти хліба, щоб15 хв. мити посуд?

г) зїсти морозива, щоб 8 год спати?

Ці задачі розвязуються аналогічно.

Наприклад:

а) Щоб 1 год вчити уроки, потрібно 400кДж.Для цього потрібно

 43 г хліба(400кДж/9260кДж/кг).

 

4) Підсумок уроку

5)Завдання додому:Усвідомити головне з   § 11.Вивчити закон збереження енергії у механічних і теплових процесах.Дати відповіді на запитання § 11.                  
Категорія: Уроки 8 клас | Додав: admin (12.04.2012)
Переглядів: 3437 | Коментарі: 1 | Рейтинг: 4.0/2
Всього коментарів: 0
Ім`я *:
Email *:
Код *: