Оцените максимальное значение кпд которое может иметь тепловая машина с температурой нагревателя 727

Решение расчетных задач

1. Найти КПД теплового двигателя, если газ получает от нагревателя 200 Дж теплоты и отдает холодильнику 135 Дж.

2. Чему равен КПД теплового двигателя, если температура нагревателя 800 о С, а температура холодильника 25 о С?

3. Оцените максимальное значение КПД, которое может иметь тепловая машина с температурой нагревателя 727 о С и температурой холодильника 27 о С.

4. Каков КПД теплового двигателя, если рабочее тело, получив от нагревателя количество теплоты 1,6 МДж, совершило работу 400 кДж? Какое количество теплоты передано холодильнику?

Приложение 4

Вопросы для закрепления материала.

1. Какие машины называются тепловыми?

2. Каков принцип работы тепловых двигателей?

3. Назовите основные элементы теплового двигателя и их назначение.

4. Что называют кпд теплового двигателя?

5. По какой формуле рассчитывают КПД реальной машины?

6. По какой формуле рассчитывают КПД идеальной машины? Каков ее смысл?

7. Назовите какие виды тепловых машин вам известны?

Тест для закрепления материала

(Тест получает каждый студент)

1. Какие устройства относятся к тепловым двигателям:

а) превращающие тепловую энергию в механическую;

б) электрическую энергию в тепловую;

в) внутреннюю энергию в тепловую

2. Какой элемент теплового двигателя совершает работу:

3. Какие условия необходимы для циклического получения механической работы в тепловом двигателе:

а) наличие нагревателя и холодильника;

б) наличие рабочего тела и холодильника;

в) наличие нагревателя и рабочего тела

4.Коэффициент полезного действия теплового двигателя:
а) отношение времени полезной работы ко времени, затраченному на техническое обслуживание и ремонт;
б) отношение механической работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя;

в) отношение температуры нагревателя к температуре охладителя.

5. КПД теплового двигателя всегда:

6.Для приближения КПД теплового двигателя, работающего по циклу Карно, к единице, необходимо:
а) повышать температуру нагревателя и понижать температуру холодильника;
б) повышать температуру холодильника и понижать температуру нагревателя;
в) повышать температуру холодильника и нагревателя;
г) понижать температуру холодильника и нагревателя;
д) стремиться сделать равной температуру холодильника.

7. Термодинамика позволяет при известной температуре. Т₁ источника тепла (нагревателя) и температуре Т₂ приемника тепла (холодильника).

а). рассчитать кпд любого теплового двигателя.

б). оценить максимальный кпд любого теплового двигателя.

в). оценить минимальный кпд любого теплового двигателя.

г). определить конструкцию двигателя с кпд 100%.

Задачи

1 уровень. Чему равен КПД идеального теплового двигателя, если температура нагревателя 500 0 С, а температура холодильника 20 0 С?

2 уровень. Температура нагревателя 150 0 С, а холодильника 20 0 С. От нагревателя получено 10 5 кДж количества теплоты. Определить работу, произведенную машиной, если считать ее идеальной.

Эталоны ответов к задачам

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Основы термодинамики. Вариант 4.

Основы термодинамики. Вариант 4.
Предмет Физика
Класс 10
Учебник Физика (базовый уровень)
Тема Глава 13. Основы термодинамики
________________________________________
Вопрос №1
Как изменяется внутренняя энергия идеального газа при изотермическом расширении?
A) ∆U>0.
B) ∆U=0.
C) ∆UВопрос №2
Как изменяется внутренняя энергия идеального газа при изобарическом расширении?
A) Уменьшается.
B) Увеличивается.
C) Остается неизменной.
Вопрос №3
Внешние силы над газом совершили работу 300 Дж, при этом внутренняя энергия газа увеличилась на 500 Дж.. Какое количество теплоты было передано газу?
A) 800 Дж.
B) 200 Дж.
C) 500 Дж.
D) 400 Дж.
Вопрос №4
Оцените максимальное значение КПД, которое может иметь тепловая машина с температурой нагревателя 727° С и температурой холодильника 27° С?
A) 30%.
B) 70%.
C) 40%.
D) 60%.
Вопрос №5
В герметически закрытом сосуде находится только ненасыщенный водяной пар. Как из-менится концентрация молекул пара при нагревании сосуда?
A) Увеличится.
B) Уменьшится.
C) Останется неизменной.
Вопрос №6
Сравните значения температуры кипения воды в открытом сосуде у основания Т1 и на вершине Т2 горы.
A) Т1> Т2 .
B) Т1= Т2 .
C) Т1< Т2 .
Вопрос №7
Выделяется или поглощается энергия при испарении воды?
A) Выделяется.
B) Поглощается.
C) Не выделяется и не поглощается.
D) Среди ответов нет правильного.
Вопрос №8

Переход газа из состояния М в состояние N совершается различными способами: 1, 2, 3 и 4 (рис 5) При каком способе работа внешних сил над газом имеет минимальное значение?
A) 1.
B) 2.
C) 3.
D) 4.
Вопрос №9
При погружении в жидкость капиллярной стеклянной трубки уровень жидкости в ней поднялся на 4 мм над уровнем жидкости в сосуде. Чему будет равна высота подъема той же жидкости в стеклянной трубке с отверстием в два раза меньшего диаметра?
A) 4 мм.
B) 2 мм.
C) 8 мм.
D) 16 мм.
Вопрос №10
При подвешивании груза проволока удлинилась на 2 см. Каким будет при подвешивании того же груза удлинение проволоки такой же длины и с такой же площадью поперечного сечения, но изготовленной из материала, имеющего в два раза большее значение модуля упругости?
A) 1 см.
B) 2 см.
C) 0,5 см
D) 4 см.

Правильные ответы, решения к тесту:
Вопрос №1
Правильный ответ — B
Решение: ∆U=0.
Вопрос №2
Правильный ответ — A
Решение: Уменьшается.
Вопрос №3
Правильный ответ — B
Решение: 200 Дж.
Вопрос №4
Правильный ответ — B
Решение: 70%.
Вопрос №5
Правильный ответ — C
Решение: Останется неизменной.
Вопрос №6
Правильный ответ — A
Решение: Т1 >Т2 .
Вопрос №7
Правильный ответ — B
Решение: Поглоща¬ется.
Вопрос №8
Правильный ответ — D
Решение: 4.
Вопрос №9
Правильный ответ — C
Решение: 8 мм.
Вопрос №10
Правильный ответ — A
Решение: 1 см.

Вводный тест для 11 класса по физике

Тест позволяет проверить остаточные знания по основным разделам физики 10 класса. Содержит задания базового и профильного уровня.

Просмотр содержимого документа
«Вводный тест для 11 класса по физике»

Вводный тест 1 вариант

1. Автомобиль начинает прямолинейное равноускорен­ное движение из состояния покоя. Какой путь будет

пройден за 1 мин при движении с ускорением 2 м/с 2 ?

А. 1 м. Б. 2 м. В. 120 м. Г. 1800 м. Д. 3600 м. Е. 7200 м.

2. Какой путь пройден самолетом до остановки, если его ускорение в процессе торможения было равно 6м/с 2 , а скорость в момент начала торможения 60 м/с?

А. 600 м. Б. 300 м. В. 360 м. Г. 180 м.

3 Мяч был брошен вертикально вверх и упал на Зем­лю. Какой из представленных ниже графиков зави­симости модуля перемещения мяча s относительно его начального положения от времени t (рис. 1) луч­ше других представляет это движение?

4.С каким периодом должна вращаться карусель радиусом 6,4м для того, чтобы центростремительное ускорение человека на карусели было равно 10м/с 2 ?

А. 5с Б. 0,6с В.16с Г. 4с Д.2,5с.

5. На рисунке 2 представлены направления скорости и ускорения мяча. Какое из представленных на рисунке 3 направлений имеет вектор результирующей всех сил, приложенных к телу?

А.1 Б.2 В.3 Г. 4 Д.5

6.У поверхности Земли на тело действует сила Всемирного тяготения 36 Н. Чему равна сила тяготения, действующая на это тело на расстоянии 2R_зем от поверхности Земли?

А.4Н Б.9Н В.12Н Г. 18Н Д.36Н

7. Тело, брошенное под углом к горизонту, в верхней точке траек­тории разрывается на два осколка. Импульс тела до разрыва р₀ и импульс одного из осколков р₁ после разрыва заданы (рис. 4). Куда должен полететь второй осколок?

А. а; Б. б; В. в; Г. г; Д. д.

8.Первое тело массой 2кг движется со скоростью 6м/с, второе неподвижно. После столкновения оба тела движутся вместе со скоростью 2м/с. Какова масса второго тела?

А. 6кг. Б.2/3 кг. В.3/2 кг Г. 4кг. Д. 2 кг.

9. Движущийся шар массой m столкнулся с неподвижным шаром массой 4m. После столкновения шары разлетелись под углом 90° со скоростями 3υ (первый шар) и υ ( второй шар). С какой скоростью двигался первый шар до столкновения?

А. υ Б.2υ В.3υ Г. 4υ Д.5υ Е.7υ

10. Пружину жесткостью k и длиной ℓ разрезали на две части ℓ₁=2/3 ℓ м ℓ₂=1/3 ℓ. Какой стала жесткость меньшего куска пружины?

А. k Б. 2k В. 3 k Г. 2/3 k Д. 3/2 k.

11. Шар массой m на невесомой нерастяжимой нити вращается в вертикальной плоскости. Определите минимальную силу, которую при этом должна выдерживать нить.

А. mg Б.2mg В.4mg Г. 5mg Д. 6mg.

12. Сколько молекул содержится в 22,4дм 3 воздуха при нормальных условиях?

А. 6·10 23 Б.12·10 23 В.6·10 26 Г. 12·10 26 Д.10 23 .

13. На плиту поставлена пустая кастрюля, закрытая легкой крышкой. При температуре 27°С в ней находится 2 г воздуха. При какой температуре в кастрюле останется 1г воздуха?

А. 54°С Б.13,5°С В.327°С Г. 163,5°С Д. 273°С Е. 600°С.

14. Какой параметр х идеального газа можно определить по формуле х=р/(kT), где р — давление газа, k – постоянная Больцмана, Т- абсолютная температура идеального газа.

А.Объем Б.Давление В.Температуру Г. Концентрацию молекул. Д.Среднюю квадратичную скорость молекул.

15. Зависимость объема данной массы газа от температуры представлена на рис. 5. Какая точка процесса соответствует максимальному значению давления газа?

А.1 Б.2 В.3 Г. 4 Д.5

16. Газ адиабатно сжимают. Как при этом изменяются его температура и давление?

А.Т и р увеличиваются. Б.Т увеличивается, р уменьшается В.Т уменьшается, р — увеличивается Г. Т и р уменьшаются Д.Т остается неизменной, р –увеличивается. Е. Т- остается неизменной, р- уменьшается.

17.Оцените максимальное значение КПД, которое может иметь тепловая машина с температурой нагревателя 727°С и температурой холодильника 27°С.

А.70% Б.100% В.30% Г. 43% Д. 96%

18. Как изменится сила кулоновского взаимодействия между двумя одинаковыми небольшими проводящими заряженными шариками, находящимися на расстоянии R друг от друга, имеющими заряды +2q и -6q, если их привести в соприкосновение, а затем раздвинуть на прежнее расстояние?

А. Увеличится в 4 раза; Б. Останется неизменной; В. Уменьшит­ся в 3 раза; Г. Увеличится в 3 раза; Д. Увеличится в 4/3 раза.

19.Каков заряд всех электронов в сосуде, содержащем водород (Н₂) при нормальных условиях? Объем сосуда 22,4 л, молярная масса водорода 2 · 10 -3 кг/моль. Заряд е = 1,6 · 10 -19 Кл. (Ответ округлите до десятых.)

A.3,8 · 10 5 Кл; Б. 10 5 Кл; B. 3,8· 10 б Кл; Г. 10 5 Кл; Д. 1,9·10 5 Кл.

20. В вершинах квадрата находятся одинаковые по величине точеч­ные заряды. Какое направление имеет вектор напряженности электри­ческого поля, созданного всеми зарядами в центре квадрата (рис. 6).

А. 1; Б. 2; В. 3; Г. 4; Д. 5.

21. Какое направление имеет вектор напряженности электри­ческого поля в точке А, находящейся внутри равномерно заряженной сферы (рис. 7)?

A. 1; Б. 2; В. 3; Г. 4; Д. Е = 0.

22. Чему равна емкость батареи конденсаторов, изображенных на рисунке 8? А.С Б.3С В.4С Г. 3/4 С Д.4/3 С

23. Чему равна энергия электрического поля в конденсаторе электроемкостью 100мкФ, если напряжение между его обкладками 4В? А.8·10 -4 Дж Б.4·10 -4 Дж В.2·10 -4 Г. 400Дж Д.800Дж

24.Электрическое сопротивление медной проволоки 8 Ом. Проволоку потянули за концы в противоположные стороны, и ее длина увеличилась вдвое. Каким стало ее электрическое сопротивление? А. 8 Ом Б.16 Ом В.32 Ом Г. 64 Ом Д.4 Ом Е. 2Ом.

А. 0,5 Ом Б.1 Ом В.1,5 Ом Г. 2Ом Д.2,5 Ом Е. 3Ом.

25. Чему равно общее сопротивление электрической цепи, изображенной на рисунке 9. Цифры на схеме обозначают сопротивление каждого резистора в Омах. А. 3Ом Б.4 Ом В.8 Ом Г. 7 Ом Д.6 Ом Е. 2Ом.

Вводный тест 2 вариант

1.По графику зависимости модуля ско­рости υ от времени t прямолинейного движения тела определите модуль его ускорения в момент времени t= 1 с.

А. 6м/с 2 Б.3м/с 2 В. 1м/с 2 Г.0м/с 2 Д. 1,5м/с 2

2.Автомобиль начинает прямолинейное равноускорен­ное движение из состояния покоя. Какой путь будет пройден за 0,5 мин при движении с ускорением 0,4м/с 2 ?

А. 0,05 м. Б. ОД м. В. 12 м. Г. 180 м. Д. 360 м.

3. Какой путь пройден самолетом до остановки, если его ускорение в процессе торможения было равно

4м/с 2 , а скорость в момент начала торможения 40м/с?

А. 400 м. Б. 200 м. В. 160 м. Г. 80 м.

4. Два корабля А и В движутся со скоростями υ₁ и υ₂ относительно Земли (рис. 2). С какой по модулю ско­ростью корабль Б движется относительно корабля А?

5. С каким периодом должна вращаться карусель радиусом 4,9 м для того, чтобы центростремительное ускорение человека на карусели было равно 10м/с 2 ?А. 4,9с Б. 4,4с В.2,2с Г. 11с Д.3,1с.

6. Луна движется по окружности вокруг Земли под действием силы тяготения, скорость Луны примерно 1км/с. Как стала бы двигаться Луна, если бы в один момент прекратилось действие на нее силы тяготения со сто­роны Земли и всех других тел?

A. Стала бы двигаться равномерно и прямолинейно со ско­ростью 1 км/с в направлении по касательной к первоначальной траектории движения. Б. Стала бы двигаться равномерно и прямолинейно со скоростью 1 км/с в направлении от Земли. B. Стала бы двигаться равномерно и прямолинейно со скоростью 1км/с в направлении к Земле. Г. Стала бы двигаться с постепенно убывающей скоростью по спирали, постепенно приближаясь к Земле, и упала бы на Землю. Д. Стала бы дви­гаться с постепенно убывающей скоростью по касательной к первоначальной траектории движения.

7. Вес космонавта на Земле 800 Н. Каков его вес в ракете при движении с ускорением 4g, направленным вертикально вверх?

А. 800 Н. Б. 1600 Н. В. 2400 Н м. Г. 3200 Н . Д. 4000 Н Е.540 Н

8. Движущийся шар массой m столкнулся с неподвижным шаром массой 3m. После столкновения шары разлетелись под углом 90° со скоростями 4υ (первый шар) и υ ( второй шар). С какой скоростью двигался первый шар до столкновения?

А. υ Б.2υ В.3υ Г. 4υ Д.5υ Е.7υ

9. Вагон массой 10т движется по железнодорожному пути, сцепляется с другим таким же вагоном. Далее два вагона движутся вместе. Кинетическая энергия первого вагона до соединения была равна 5кДж, второй вагон был неподвижен. Какова кинетическая энергия второго вагона после сцепки?

А. 5кДж Б. 104 Дж. В. 2,5 кДж. Г. 1,25 кДж. Д. 0 Дж

10. Имеются два абсолютно упругих шара с массами m и М (m

А. Н. Б. 2Н. В. 3Н. Г. 9Н. Д. 16Н.

11. Шар массой m на невесомом нерастяжимом стержне вращается в вертикальной плоскости. Определите минимальную силу, которую при этом должен выдерживать стержень. m_стш

А. mg Б.2mg В.4mg Г. 5mg Д. 6mg.

12.Шар, подвешенный на нити, движется равномерно по окружности в горизонтальной плоскости. Какое направление имеет вектор результирующей силы, приложенной к нему? Смотри рисунок 4. А. 1; Б. 2; В. 3; Г. 4; Д. 5.

13. Сколько молекул содержится в 2г водорода при нормальных условиях?

А. 6·10 23 Б.12·10 23 В.6·10 26 Г. 12·10 26 Д.10 23 .

14. Герметически закрытая банка заполнена воздухом. При температуре 27°С давление в банке равно атмосферному. При какой температуре давление в банке станет в два раза выше атмосферного?

А. 54°С Б.13,5°С В.327°С Г. 163,5°С Д. 273°С Е. 600°С.

15. Какой параметр х идеального газа можно определить по формуле х=nkТ, где n- концентрация газа газа, k – постоянная Больцмана, Т- абсолютная температура идеального газа.

А.Объем Б.Давление В.Температуру Г. Среднюю скорость молекул. Д.Внутреннюю энергию идеального газа.

16. Зависимость давления данной массы газа от объема представлена на рис. 5. Какая точка процесса соответствует минимальному значению температуры газа?

А.1 Б.2 В.3 Г. 4 Д.5.

17. Газу передано количество теплоты 500Дж, при этом он совершил работу в 300Дж. Чему равно изменение его внутренней энергии?

А.400 Дж Б.300 Дж В.200 Дж Г. 100 Дж Д.0 Дж.

18. Оцените максимальное значение КПД, которое может иметь тепловая машина с температурой нагревателя 827°С и температурой холодильника 27°С.

А.97% Б.100% В.37% Г. 27% Д. 73%.

19.Какое условие из приведенных ниже выполняется для адиабатного сжатия газа?

А. Q=A; Б. Q=A ۱ ; В.A=0; Г. A ۱ =0 Д. ∆U=0. E Q=0.

20. Каков заряд всех электронов в куске меди массой т= 32 г? Атомная масса меди М = 64 • 10 -3 кг/моль, заряд электрона е= 1,6 • 10 -19 Кл, порядковый номер меди в таблице Менделеева — 29. (Ответ округлите до первого знака после запятой.) А. 2,8 • 10 6 Кл; Б. 4,2·10 6 Кл; В. 1,4·10 6 Кл Г. 2,8·10 -6 Кл; Д. 1,4·10 -6 Кл.

21. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов при уменьшении расстояния между ними в 2 раза и уменьшении одного из зарядов в два раза?

А. Уменьшится в 4 раза; Б. Уменьшится в 2 раза; В. Увели­чится в 4 раза; Г. Увеличится в 2 раза; Д. Не изменится.

22. Дана равномерно заряженная зарядом q сфера радиусом R. Чему равен потенциал электрического поля в точке А, находящейся на расстоянии а от поверхности сферы (рис. 6)?

A φ=kq/ (R+a) 2 Б. φ=-kq/ (R+a); B. φ= kq/(R + a); Г. φ = -kq/ (R + a) 2 . Д. φ = kq/a;

А. 1; Б. 2; В. 3; Г. 4; Д. 5.

23. Чему равна емкость батареи конденсаторов, изображенных на рисунке 7? А.С Б.3С В.4С Г. 3/4 С Д.4/3 С.

24. Как изменится энергия заряженного конденсатора, отсоединенного от источника тока, если пространство между его обкладками заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε=2? А. Увеличится в 4 раза; Б. Увеличится в 2 раза; В. Не изменится; Г. Уменьшится в два раза; Д. Уменьшится в 4 раза.

25. Чему равно общее сопротивление бесконечной электрической цепи, изображенной на рисунке 8. Цифры на схеме обозначают сопротивление каждого резистора в Омах. А. 3Ом Б.4 Ом В.8 Ом Г. 7 Ом Д.6 Ом Е. 2Ом.

Второй закон термодинамики. Тепловые двигатели

Открытый урок по физике в 10 классе по теме «Второй закон термодинамики. Тепловые двигатели»
Цели урока:
образовательные – изучить принцип работы тепловых двигателей, сформулировать второй закон термодинамики, сформировать представление об устройстве и принципе действия тепловых двигателей и понятие об идеальной тепловой машине Карно; осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений;
развивающие – создать условия для развития творческих и исследовательских навыков, формировать умения выделять главное, сопоставлять, делать выводы; развивать речь, совершенствовать интеллектуальные способности; решать тренировочные задачи.
Воспитательные – способствовать привитию культуры умственного труда, создать условия для повышения интереса к изучаемому материалу, формировать экологическую культуру и активную жизненную позицию.

Оценить 1659 0

Содержимое разработки

Второй закон термодинамики. Тепловые двигатели

Тип урока : Урок изучения нового материала. Комбинированный.

образовательные – изучить принцип работы тепловых двигателей, сформулировать второй закон термодинамики, сформировать представление об устройстве и принципе действия тепловых двигателей и понятие об идеальной тепловой машине Карно; осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений;

развивающие – создать условия для развития творческих и исследовательских навыков, формировать умения выделять главное, сопоставлять, делать выводы; развивать речь, совершенствовать интеллектуальные способности; решать тренировочные задачи.

Воспитательные – способствовать привитию культуры умственного труда, создать условия для повышения интереса к изучаемому материалу, формировать экологическую культуру и активную жизненную позицию.

Знать : определения

Теплового двигателя;
КПД теплового двигателя;
КПД идеального теплового двигателя (по циклу Карно).

Второй закон термодинамики

Формулы:
КПД теплового двигателя;
КПД цикла Карно

Уметь
— решать расчетные и графические задачи, используя формулы
— изучить принцип работы тепловых машин
— выяснить, пути повышения КПД тепловых двигателей
Приобретаемые навыки детей:

— мотивация к учебно-познавательной деятельности. ;
— развитие логического мышления, памяти, речи учащихся
— целенаправленная учебная деятельность, когда каждый ученик и группа в целом объединяются одной целью
— включение ученика в сам процесс активного участия в добывание новых знаний
— повышается уровень восприятия, осмысления и запоминания.
— внимательного отношения к окружающим, друг к другу, учебной дисциплины.
— подводить итоги своей работы, анализировать свою деятельность.

Формы организации работы детей:
— индивидуальная;
— фронтальная;
— групповая;
1.Организационный момент.
Приветствую учащихся, проверяю готовность класса к уроку
2. Мотивация.

Сегодня я хочу, чтобы вы продолжили фразу

Какие изобретения помогли человеку облегчить жизнь?

Именно лень привела человека к изобретению тепловых машин.

Двигателями прогресса являются….

Войны и лень человека, стремление облегчить свои физические усилия…

Двигатели, которые энергию топлива превращают в механическую работу

Как вы можете сформулировать тему урока?

Какой закон описывает процесс…?

Второй закон термодинамики. Термодинамика и была создана как раздел физики который объясняет процессы необходимые для работы тепловых двигателей

3.Постановка цели занятия перед учащимися.

Почему так важно изучит работу тепловых двигателей? Дело в том, что наша цивилизация – машинная цивилизация, причем б льшая часть машин это тепловые машины разных видов. Но принцип их работы один; именно он основывается на законах термодинамики. Несомненно, без тепловых двигателей жизнь общества сразу бы резко затормозилась, приняла бы другие формы… Не было бы электричества, не ездили бы автомашины, не летали бы самолеты… Поэтому тепловые двигатели – это великое достижение человеческой культуры, научной мысли людей Земли.

Я еще не устал удивляться

Чудесам что есть на Земле:

Самолеты летят сквозь тучи,

Ходят по морю корабли.

Как до этих вещей могучих

Домечтаться люди могли?

«Развитие техники зависит от умения использовать громадные запасы внутренней энергии. Использовать эту энергию — это значит совершать за счет ее полезную работу. Рассмотрим источники, которые совершают работу за счет внутренней энергии.»

Учащиеся записывают в тетради тему урока.

4. Актуализация опорных знаний В качестве активизации мыслительной деятельности – разминка

Физический диктант.

Перечислите основные термодинамические величины:

Какие способы изменения внутренней энергии вы знаете? …

Запишите первый закон термодинамики….

Может ли газ нагреться или охладиться без теплообмена с окружающей средой?

Можно ли всю внутреннюю энергию превратить в механическую работу ?Какой закон описывает этот процесс?

P , V , T давление , объем, температура.

Теплопередача, совершение механической работы.

∆U = A + Q

Изотермический, изобарный, изохорный , адиабатный.

Знаком. При расширении >0 и сжатии газа

А кто ответил на седьмой вопрос.

5. Изучение нового материала

Что является источником внутренней энергии? (различные виды топлива, энергия ветра, солнца, приливов и отливов)

Существуют различные типы машин, которые реализуют в своей работе превращение одного вида энергии в другой. Но нас сегодня интересуют тепловые машины.

Тепловые машины могут быть устроены различным образом, но в любой тепловой машине должно быть рабочее вещество, или тело, которое в рабочей части машины совершает механическую работу, нагреватель, где рабочее вещество получает энергию. Рабочим веществом может быть водяной пар или газ.

В процессе работы теплового двигателя рабочее тело забирает у нагревателя некоторое количество теплоты и превращает его в механическую работу Как сделать , чтобы все количество теплоты превращалось в работу?

∆U =0 изотермический процесс

нарисуем график процесса

для многократного совершения работы нужно понизить температуру рабочего тела а это возможно только если в двигатель добавить холодильник тело с температурой Т2 меньшей Т1тогда не превращенную часть теплоты тело передает холодильнику. По закону сохранения энергии Q₁=Q₂+A.

Работа любого теплового двигателя циклична. Каждый цикл состоит из разных процессов:

— получение энергии из нагревателя;

— рабочего хода (расширение рабочего тела и превращения части полученной энергии в механическую);

— передачи неиспользованной части энергии холодильнику.

Наличие нагревателя, рабочего тела и холодильника – необходимое условие для непрерывной работы любого теплового двигателя.

Согласно I закону термодинамики, если Q = 0, то работа может совершаться за счет убыли внутренней энергии. Если запас энергии исчерпан, двигатель перестал работать. Если система изолирована и не совершается работа, то внутренняя энергия остается неизменной.

Закон сохранения энергия утверждает, что внутренняя энергия при любых ее превращениях остается неизменной, но ничего не говорит о том, какие превращения возможны. Между тем многие процессы, вполне допустимые с точки зрения закона сохранения, в действительности не протекают.

Более нагретое тело само собой остывает, передавая свою энергию более холодным телам. Обратный процесс передачи от более холодного тела к горячему не противоречит закону сохранения, но не происходит. Таких примеров можно привести много. Это говорит о том, что процессы в природе имеют определенную направленность, не как не отраженную в первом законе термодинамики. Все процессы в природе необратимы (старение организмов).

Второй закон термодинамики указывает направление возможных энергетических превращений и тем самым выражает необратимость процессов в природе. Был установлен путем обобщения опыта.

Немецкий ученый Р. Клаузиус сформулировал его так:

Невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах.

Английский ученый У. Кельвин сформулировал так:

Невозможно осуществлять периодически такой процесс, единственным результатом которого было бы получение работы за счет теплоты, взятой от одного источника.

Иначе говоря, ни один тепловой двигатель не может иметь коэффициент полезного действия, равный единице.

Формулировка второго закона, данная Кельвином, позволяет выразить этот закон в виде утверждения. Невозможно построить вечный двигатель второго рода, т. е. создать двигатель, совершающий работу за счет охлаждения какого-нибудь одного тела.

Второй закон термодинамики указывает направление процессов в природе.

Для оценки эффективности преобразования внутренней энергии газа в механическую работу, совершаемую за цикл, вводится КПД. Важнейшей характеристикой двигателей являетсякоэффициент полезного действия.КПД – это характеристика теплового двигателя, равная отношению энергии, которая затрачена на работу, ко всей энергии, полученной от сгорания топлива. По закону сохранения энергии работа газа равна разности энергии отданной нагревателем холодильнику. =A/Q₁

В цикличном тепловом двигателе нельзя преобразовать в механическую работу все количество теплоты, полученное от нагревателя. Некоторое количество теплоты он отдает холодильнику, поэтому работа, совершаемая двигателем за цикл не может быть больше A=Q₁-Q_2.Учитывая полученное равенство, выражение для КПД можно записать в виде

КПД теплового двигателя всегда меньше единицы. Круговой цикл не реализуется при отсутствии холодильника, т. е. при Q ₂ =0.

Тепловые двигатели – необходимый атрибут современной цивилизации. С их помощью вырабатывается около 80% электроэнергии, без них невозможно представить современный транспорт.

максимальный КПД можно получить в двигателе работающем по циклу Карно Цикл Карно рассматривается для идеального газа; на практике абсолютно адиабатный процесс неосуществим:

невозможно резко перейти от изотермического к адиабатному процессу.

Реальные двигатели дают меньший КПД

. А теперь давайте найдем пути его повышения.

Пути повышения КПД:

1) повышение температуры нагревателя;

2) понижение температуры холодильника ;

3) уменьшение потерь энергии в частях двигателя.

Физкультминутка

6. Первичное закрепление

Учащиеся решают задачи. 2 человека у доски

Оцените максимальное значение КПД, которое может иметь тепловая машина с температурой нагревателя 727 о С(100, 2023) и температурой холодильника 27 о С.(0,-270)

Учащиеся сдающие ЕГЭ по физике решают задачи на своем столе (из открытого банка ФИПИ)

Один моль одноатомного идеального газа участвует в циклическом процессе, график которого изображён на TV−диаграмме.

Выберите два верных утверждения на основании анализа представленного графика.

1) Давление газа в состоянии 2 больше давления газа в состоянии 4.

2) Работа газа на участке 2–3 положительна.

3) На участке 1–2 давление газа увеличивается.

4) На участке 4–1 от газа отводится некоторое количество теплоты.

5) Изменение внутренней энергии газа на участке 1−2 меньше, чем изменение внутренней энергии газа на участке 2−3.

В таблице приведена зависимость КПД идеальной тепловой машины от температуры ее нагревателя при неизменной температуре холодильника. Чему равна температура холодильника этой тепловой машины? (Ответ дайте в кельвинах.)

3. В идеальной тепловой машине абсолютная температура нагревателя отличается от температуры холодильника в 2 раза. Чему равен КПД этой машины? Ответ приведите в процентах.

На рабочем столе учащиеся берут листок самоконтроля с тестовым заданием.

1. Какие устройства относятся к тепловым двигателям:

а)устройства, превращающие тепловую энергию в механическую;

б)устройства, превращающие электрическую энергию в тепловую;

в)устройства, превращающие внутреннюю энергию в тепловую.

Какой элемент теплового двигателя совершает работу:

Какие условия необходимы для циклического получения механической работы в тепловом двигателе:

а)наличие нагревателя и холодильника;

б)наличие рабочего тела и холодильника;

в)наличие нагревателя и рабочего тела

КПД теплового двигателя всегда:

а)больше1; б)равен 1;в)меньше 1.

При каком замкнутом процессе тепловой двигатель имеет максимальный КПД:

а)состоящий из двух изотерм и двух изобар:

б)состоящий из двух изохор и двух изобар:

в)состоящий из двух изотерм и двух адиабат.

6.Коэффициент полезного действия теплового двигателя:
а)Отношение времени полезной работы ко времени, затраченному на техническое обслуживание и ремонт;
б)Отношение механической работы, совершаемой двигателем, к израсходованной энергии;
в)Отношение температуры нагревателя к температуре охладителя

7.Полезная работа в цикле Карно — это:
а)Площадь под верхней изотермой;
б)Сумма площадей под верхней изотермой и верхней адиабатой;
в)Сумма площадей под верхней изотермой и нижней изотермой;
г)Площадь, ограниченная двумя изотермами и двумя адиабатами;

8.Для приближения КПД теплового двигателя, работающего по циклу Карно, к единице, необходимо:
а)Повышать температуру нагревателя и понижать температуру холодильника;
б)Повышать температуру холодильника и понижать температуру нагревателя;
в)Повышать температуру холодильника и нагревателя;
г)Понижать температуру холодильника и нагревателя;
д)Стремиться сделать равной температуру холодильника

Подведение итогов урока. Выставление оценок учащимся.
Домашнее задание. Д/з параграфы №80,82 Рымкевич №678 упр 15(11 ,12 ) вариант № 3723569 решу егэ

Лень — двигатель прогресса. Ключ к Диогену — лень… Андрей Вознесенский

Как вы сейчас понимаете слова поэта? Давайте обратимся к Андрею Вонесенскому.

Уважаемый поэт, я понял сегодня, что лень .

Энергию топлива проще всего преобразовать в механическую работу, а значит можно ничего не делать самому.

Сжигая топливо, мы получаем работу.

Жаль, но КПД повысить невозможно.

Будущее – за новыми видами двигателей, которые черпают энергию в альтернативных источниках.

наш мир мир тепловых машин.