Презентация - Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания

Тема урока. Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания.

Повторение

Что такое «топливо»?
Топливо –вещество или несколько веществ, из которых с помощью определенной реакции может быть получена тепловая энергия. Виды топлива: Твердые (горючий сланец, торф, уголь). Жидкие (нефть, масла) Газообразные (пропан, бутан, метан) С + О₂ = СО₂ + Q Горение: углерод + кислород = углекислый газ + тепло Q = m ∙ q, [q]=Дж/кг q = Q/m

Что такое «машина»?
Машина- от (лат. «machina» – «механизм», «устройство»….) – технические устройства, выполняющие механические действия для преобразования энергии, материалов и информации. Главный принцип - преобразование одного вида энергии в другой.
Сердцем машины является мотор, т.е. двигатель внутреннего сгорания.

Работа пара при расширении
При нагревании воды в пробирке пар совершает работу. Т.е. пар получает энергию от сожженного топлива при нагревании, и, расширяясь, совершает полезную работу. Заменим пробирку прочным металлическим цилиндром, а пробку – плотно пригнанным поршнем, который может двигаться вдоль цилиндра, получим тепловой двигатель
Тепловой двигатель – это устройство, которое преобразует внутреннюю энергию топлива в механическую работу.

Джеймс Уатт
Уатт Джеймс (1736-1819), английский изобретатель. Изобрел (1774-84) паровую машину с цилиндром двойного действия. Применение машины Уатта положило начало эре тепловых двигателей.

Виды тепловых двигателей
Паровая машина Газовая и паровая турбина Двигатель внутреннего сгорания Реактивный двигатель

ПАРОВАЯ МАШИНА – тепловой поршневой двигатель для преобразования энергии водяного пара в механическую работу. Пар, поступая в цилиндр паровой машины, перемещает поршень. До конца 19 в. она была единственным универсальным двигателем, сыграла исключительную роль в прогрессе промышленности и транспорта.

Паровая турбина

Двигатель внутреннего сгорания — это устройство, в котором химическая энергия топлива превращается в полезную механическую работу.
ДВС делятся: а) По назначению — на транспортные, стационарные и специальные. б) По роду применяемого топлива — легкие жидкие (бензин, газ), тяжелые жидкие (дизельное топливо). в) По способу образования горючей смеси — внешнее (карбюраторые) и внутреннее (дизельные). г) По способу воспламенения (искра или сжатие). д) По числу и расположению цилиндров разделяют рядные, вертикальные, оппозитные, V-образные, VR-образные и W-образные

Устройство двигателя внутреннего сгорания
1, 2 – клапана впускной и выпускной 3 – поршень 4 – шатун 5 – коленчатый вал 6 – маховик 7 - свеча

Принцип действия
2 такт
1 такт
4 такт
3 такт

Работа двигателя внутреннего сгорания. 1 такт. Впуск
При повороте вала двигателя в начале первого такта поршень движется вниз. Объем над поршнем увеличивается. Вследствие этого в цилиндре создается разрежение. В это время открывается клапан 1 и в цилиндр входит горючая смесь. К концу первого такта цилиндр заполняется горючей смесью, а клапан 1 закрывается.

Работа двигателя внутреннего сгорания. 2 такт. Сжатие
При дальнейшем повороте вала поршень движется вверх и сжимает горючую смесь. В конце второго такта, когда поршень дойдет до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.

Работа двигателя внутреннего сгорания. 3 такт. Рабочий ход.
Образующиеся при сгорании газы давят на поршень и толкают его вниз. Под действием расширяющихся нагретых газов двигатель совершает работу, поэтому этот такт называют рабочим ходом. Движение поршня передается шатуну, а через него коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок, маховик затем продолжает вращаться по инерции и перемещает скрепленный с ним поршень при последующих тактах. Второй и третий такты происходят при закрытых клапанах.

Работа двигателя внутреннего сгорания. 4 такт. Выпуск.
В конце третьего такта открывается клапан 2, и через него продукты сгорания выходят из цилиндра в атмосферу. Выпуск продуктов сгорания продолжается и в течение четвертого такта, когда поршень движется вверх. В конце четвертого такта клапан 2 закрывается.

Автомобили

«Хорошо» и «плохо» тепловых двигателей
Автономность- ездить длительное время без пополнения горючего..Углекислый газ. Увеличенное его содержание в атмосфере приводит к повышению температуры.
Быстрый пуск в любых условиях..Окись углерода: нарушает тепловой баланс верхних слоёв атмосферы; ослабляет мыслительные способности человека; замедляет рефлексы, вызывает сонливость.
Преобразование ручного труда ..Оксиды азота образуют смог. Увеличивают восприимчивость человека к вирусным заболеваниям.
Цивилизация общества. Улучшение быта людей..Свинец добавляется в бензин. Влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы, откладывается в костях и других тканях.
Разведка и покорение космоса. Освоение и исследование морских глубин..Нефть. Приводит к пагубным экологическим последствиям, вызывает гибель планктона, рыб, морских птиц и млекопитающих.

Экоавтомобили электромобиль и солнцемобиль

Лесные насаждения
Езда на лошадях

Первая паровая машины
Герон Александрийский ( 2 в. До н.э.)
Геро́нов шар (геронова турбина) — прототип паровой турбины, созданный в I веке Героном Александрийским и описанный им в трактате «Пневматика» под названием эолипил, что в переводе с греческого означает «шар бога ветров. Геронов шар состоит из нагретого котла и турбины в виде сферы на оси. По кругу шар имеет два патрубка (сопла), направленных противоположно. Из котла пар подается к шару через полую ось и вылетает из неё через сопла. Внутренняя энергия водяного пара превращается в механическую энергию вращения шара. Геронов шар является прообразом реактивных двигателей. В течение многих веков турбина Герона оставалась технической забавой или игрушкой. Современные макеты геронова шара, построенные по чертежам Герона, способны совершать до 3500 оборотов в минуту.

История автомобилей
Первым автомобилем с четырёхтактным ДВС был трёхколёсный экипаж Карла Бенца, построенный в 1885 году.
Первый автомобиль Г. Форда (1892г.)

История автомобилей.
Первый русский автомобиль с двигателем внутреннего сгорания построенный Е. А. Яковлевым, П. А. Фрезе (1896г.)
Легковые электромобили И. В. Романова (1899г.)

Электрический омнибус И. В. Романова (1899г.)
Электрический омнибус «Дукс» (1901г.)

Первый русский автомобиль «Руссо – Балт» (1908г.)
Первый паровоз 1803 г.

Домашнее задание: § 21, 22 прочитать, ответить на вопросы
Источники: 1.«Физика» 8 класс, авторы А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. Издательство «Дрофа» 2012 г. 4. http://www.all-fizika.com/