І подумай, як нам далі жити
V. Ревлексія
Інтерактивна вправа „Мікрофон”.
- для чого ми провели дослідження?
- які думки і почуття викликала у вас ця роботи?
- Чи досягли очікуваного результату?
- Що, на вашу думку, могло б бути організовано краще?
- Над якими навичками вам треба ще попрацювати?
- Що вам найбільше сподобалось?
V. Домашнє завдання.
1. Опрацювати розділ 2.: «Основи молекулярної фізики і термодинаміки»
Дмитрієва В. Ф. Фізика: Навч. Пос.–К.:Техніка, 2008.-648 с.
2. Розв’язати задачі: Гл. 5. Задача 9-10.
3. Підготуватись до контрольної роботи по даній темі.
ЛІТЕРАТУРА
1. Гончаренко С.У. Фізика: Підруч. для 10 кл. серед. загальноосв. шк..- К.: Освіта, 2002. – 319 с.
2. Гор Альбер. Земля у рівновазі. Екологія і людський дух / Інтелсфера, К., 2001.
3. Дмитрієва В. Ф. Фізика: Навч. Пос.–К.:Техніка, 2008.-648 с.
4. Коршак Є.В., Ляшенко О.І., Савченко В.Ф. Фізика. 10 кл.: Підруч. для загальноосвіт.навч. закл. – К.: Ірпінь: ВТФ «Перун», 2002. – 296с
5. Моргулис Ю.Б., Двигатели внутреннего сгорания / М., 1959.
6. Шарко В.Д. Екологічне виховання учнів підчас вивчення фізики.
ДОДАТОК №2(Історія створення автомобіля)
Історик: У давні часи на подолання відстані між містами витрачали декілька днів, тижнів, а інколи й місяці. Без машин навіть будівництво відбувалося роками, бо людині не вистачало фізичної сили. В ті часи допомагали людям приручені тварини (коні, воли та ін….), але їхню мускульну силу не можна порівняти з потужністю машин.
Ще у 150 р. до.н.е. Герон Олександрійський мріяв створити новий засіб пересування й замінити кінську силу силою пари. Але лише у XVII ст.. були проведені перші досліди з парою, яку намагались використовувати у засобах пересування – паровий візок Ньютона, Кюньо (мал.1), паровик Фербиста,, парова машина Амаде Болле. Це булим перші кроки мал.1
до винаходу сучасного двигуна внутрішнього згоряння.
Першим винахідником автомобіля вважається Карл Бенц і Готліб Даймлер, а допоміг цьому нещасний випадок, що стався в одному із цехів паровозобудівному заводі. Це був вибух, причиною якого став бензин. Невелика ємність із бензином знаходилась на відстані 6 м. від відкритого полум’я. Пара бензину спалахнула, а енергія вибуху була такою потужною, що загинуло декілька людей.
У 1885 році Карл Бенц побудував чотиритактний одноциліндровий бензиновий двигун з іскровим запалюванням, який встановив та триколісну самохідну машину з двома задніми ведучими і одним керованим переднім колесами(мал. 2). У 1886 році Карл Бенц отримує патент на свою самохідну машину. У 1885 році Даймлер та Майбах створюють велосипед із двигуном – прототип майбутнього мотоцикла і отримують патент на його виробництво. Швидкість мотоцикла становила 18 км/год. У 1886 році він також активно працює над створенням автомобіля, оскільки мал.2
пообіцяв своїх дружині на день народження покатати її по місту (29 квітня 1886 р.), але це вдалося йому лише восени. Так народився безкінний екіпаж Даймлера.
Багато ще було різних патентів на автомобіль, але головне досягнення Карла Бенца і Готліба Даймлера, що вони свій винахід перетворили на товар, зробили його значимим для людей. Тому 1886 рік. Вважається роком не тільки появи першого автомобіля в світі, а й народження автомобільної промисловості! (У 2011 році виповняється 125 років з Дня винаходу автомобіля).
ДОДАТОК № 3
ДОДАТОК №4
Конструкторське бюро № 1. (представлення проекту автомобіля на газу)
В тридцяті роки 19 століття англічанин Барнет отримав патент на газовий двигун, а 1860 році француз Е. Ленуар побудував двигун, який працював на суміші повітря та газу. Такий вибір пального нікого не здивував – бензин на той час був відсутнім. Про те ця ідея не знайшла свого продовження і надовго була забута. Лише через 100 років після Барнетта, в кінці тридцятих років нашого століття, відновилась ідея про його використання. Тоді з’явились перші газогенераторні автомобілі. Газ утворювався в топці а звідти подавався на двигун.
Газове паливо згоряє краще, тому концентрація оксиду вуглецю у вихлопних газах двигуна у декілька разів менше.
Автомобіль на бензині викидає в атмосферу сірчистий газ, який утворюється від згорання сірчистих компонентів палива, а також тетраетил свинець. В природному газі сірки, як правило, не має, а тому у вихлопних газах двигуна ні сірчистого газу, ні сполук свинцю не має. Двигун, що працює на бензині, викидає порівняно легко окислюючи речовини – етил і етилен, а газовий двигун – метан, який порівняно із всіма вуглеводнями найбільш стійкий до окислення. Тому вуглеводневий викид газового автомобіля менш шкідливий.
Двигун внутрішнього згоряння автомобіля працює по класичному чотирьохтактному циклу. Газова суміш повітря і палива всмоктується в циліндр двигуна, стискується поршнем, запалюється іскрою, давить на поршень і рухає шатунний механізм, а потім викидає із циліндра. Чим сильніше можна стиснути паливо без виникнення детонації, тим більша потужність двигуна. Антидетонаційну можливість палива визначають октановим числом. Чим воно вище, тим краще паливо. Середнє октанове число природного газу – 105 – є недосяжним для будь-яких марок бензину. Як відомо, найбільш широко використовують АІ 92-93, 95 чи 98, що відповідає октановому числу.
ДВЗ працює на суміші повітря і розпиленого палива. Для запалення суміші потрібна певна концентрація палива. Газ, порівнюючи з бензином горить при менших концентраціях, тобто при більш «бідніших сумішах». У випадку підвищення концентрації газу і збагачення суміші можна добитись збільшення потужності двигуна. Збіднюючі суміш, навпаки, можна понизити потужність. Виникає можливість змінювати склад суміші і тим самим регулювати потужність двигуна: газ як паливо значно краще за бензин піддається регулюванню.
Експлуатація показала, що автомобілі на газу – в півтора-два рази довше працюють без ремонту. При згорянні газу утворюються менше твердих частинок і сажі, що викликають підвищений знос циліндрів і поршнів двигуна. Крім того, масляна пляма довше тримається на металічній поверхні – її не змиває рідке паливо, і, завершуючи, газ практично не викликає корозії металу.
ДОДАТОК №5
Конструкторське бюро № 2. (представляє проект автомобіля на водні)
Автомобілі на водневому паливі умовно можна розділити на три класи.
Перший — це машини зі звичайним двигуном внутрішнього згоряння, який працює на водні або водневій суміші. Такі моделі можуть працювати на чистому водні або 5—10% водню додають до основного палива. В обох випадках ККД двигуна збільшується (у другому випадку приблизно на 20%) і вихлоп стає набагато чистішим (вміст чадного газу (CO) і вуглеводнів (CnHm) зменшується в півтора рази, оксидів нітрогену (NnOm) — до п'яти разів). Такі двигуни й автомобілі були сконструйовані й пройшли всі випробування у нас і за кордоном приблизно ще в 70—80-х роках. Однак, з огляду на витрати і й складності конструкторського плану, цей тип може розглядатися тільки проміжним, перехідним етапом на шляху до третього типу.
Другий — це машини з двома електроносіями, так звані гібридні, їх колеса рухає електропривод, енергію якому постачає акумулятор, що у свою чергу заряджається від високо-економічного двигуна внутрішнього згоряння, що працює на водні або суміші водню з бензином. Це дуже вигідно, адже ККД електродвигуна сягає 90—95% на відміну від бензинового (35%) або дизельного (50%). Таким чином, загальний ККД підвищується до 30%, відповідно знижується витрата палива. Навіть якщо для підзарядки акумулятора використовується бензин, об'єм шкідливих викидів дозволить вкластися в норми «Євро-4» із десятикратним запасом. Але другий тип не можна розглядати завжди як 100 відсотково водневим.
Третій — справжній водневий автомобіль — це машина з електродвигуном, який працює від паливного елемента, що знаходиться в автомобілі. Теоретично ККД паливного елемента, що працює на суміші водень—повітря, може перевищувати 85%. На сьогоднішній день нам вдалося одержати двигуни з ККД близько 75% — це більш ніж удвічі вище відповідного покажчика найкращих двигунів внутрішнього згоряння. В умовах міста такі машини одержать п'яти-шестиразову перевагу над звичайними автомобілями.
Паливний елемент складається з багатьох десятків комірок, кожна приблизно в сантиметр завтовшки. Кожна комірка складається з двох електродів, розділених електролітом. На один електрод (анод) підводиться паливо (водень), на інший (катод) — окисник (кисень повітря). Водень тут не згоряє, хімічна реакція окиснення відбувається при низькій температурі в присутності каталізатора. Мета роботи пристрою, використовуючи цю реакцію, розділити позитивний і негативний заряди в просторі й створити між ними напругу. Тому електроліт, який заповнює простір між електродами, повинен мати здатність пропускати крізь себе протони (тобто йони водню) і не пропускати електрони. На аноді водень розпадається на електрони і протони, далі протони проходять крізь шар електроліту, досягають катода і, з'єднуючись із киснем, утворюють воду.
Міністерство Енергетики порівняло показник викидів парникових газів в повному циклі виробництва і використання палива та витрати нафтопродуктів в 2020 році, враховуючи зростання ефективності та чистий шлях виробництва, в тому числі зростання використання поновлюваної сировини і поглинання вуглецю. Автомобілі на паливних елементах з воднем з біомаси викидають на 90% менше парникових газів, ніж бензин в сучасних транспортних засобах, і на 60% менше парникових газів, ніж гібридний автомобіль на целюлозному етанолі з використанням "національної суміші" електроенергії.
Через різноманітність сировини і можливості виробляти паливо на станції, водень не постраждає від коливання цін, як бензин сьогодні. Наймудріший і ефективніший спосіб переконатися, що паливо буде доступно клієнтам, полягає у впровадженні транспортних засобів і заправних станцій одночасно в кількох конкретних регіонах. При оцінці переходу до водневих автомобілів на паливних елементах Національна науково-дослідна рада повідомила, що можна забезпечити паливом 1,8 млн. автомобілів до 2020 року і 10 млн. автомобілів до 2025 року.
ДОДАТОК №6
Конструкторське бюро № 3. (представляє проект автомобіля на електричному двигуні)
Перший електромобіль у вигляді візка з електромотором був створений в 1841 році. У першій чверті XX століття широке розповсюдження отримали електромобілі і автомобілі із паровою машиною. В 1900 році приблизно половина автомобілів у США була на паровому ходу, у 1910-х в Нью-Йорку як таксі працювало до 70 тисяч електромобілів. Значного поширення на початку століття отримали і вантажні електромобілі, а також електричні омнібус та (електробуси).
Електромобілі відрізняються низькою вартістю експлуатації, дана модель споживає 0,25 кВт/ч на один кілометр шляху. Потужність близько 80 к. с. (60 кВт). ККД електродвигуна становить 90% −95%. У міському циклі автомобіль використовує близько 3 кінських сили двигуна. Міський автотранспорт може бути повністю замінений на електромобілі. Електромобілі відрізняються низьким рівнем шум, що також є досить важливим фактором для нормального існування людини.
Даний автомобіль оснащений акумуляторними батареями з малим часом зарядки (близько 15 хв.) Li4 Ti5 O12, мають дальність пробігу 150 км. і автомобіль розганяється до швидкості 105 км/год. Батареї служать близько трьох років, або 85000-100000 км пробігу. Розглядається також можливість використання в якості джерел струму не акумулятори, а іоністори (суперконденсатори), що мають дуже малий час зарядки, високу енергоефективність (більше 95%) і набагато більший ресурс циклів зарядка-розрядка (до кількох сотень тисяч).
Зарядку акумуляторної батареї можна здійснювати як дома, через 220 В, 16 А, заряд у такому випадку складає 6-8 годин. Так і у спеціальних місцях з напругою 500 В, а час становитиме 15 хв.
Завдяки інтелектуальній навігаційній системі, електромобіль дозволяє оптимізувати маршрут та контролювати заряд батарей. Інформаційна система в режимі реального часу надає інформацію про:
- Залишковий заряд батарей (виражений в км).
- Оптимальний маршрут з урахуванням заряду батарей та розташування найближчих станцій зарядки.
- Розміщення найближчих станцій зарядки.
- Можливість отримувати на мобільний повідомлення про стан батарей, що допоможе краще розпоряджатись Вашим часом.
ДОДАТОК 7
( Експрес опитування)
1. Ваше ставлення до автомобілів.
А) позитивне, вони необхідні для нормальної життєдіяльності людини;
Б) негативне, вони впливають на екологію нашого краю;
В) важко відповісти.
2. Як би Ви віднеслись до будівництва автомобільного заводу на територію Рівненщини?
А) позитивно, це буде сприяти утворенню нових робочих місць;
Б) негативно, це буде сприяти більшому забрудненню;
В) важко відповісти.
3. Як на Вашу думку, чи є ефективним двигун внутрішнього згоряння, що на сьогодні використовують автомобілі?
А) так, нічого не потрібно змінювати;
Б) ні, потрібно кардинально змінювати двигун;
В) важко відповісти.
4. Якому б автомобілю ви надали б перевагу?
А) на газовому двигуні;
Б) на водневому двигуні;
В) на електричному двигуні.
5. Яка ціна на автомобіль була б прийнятною для жителів нашого міста?
ДОДАТОК №8
1-й рівень складності
|
1. Чи можна вважати установку, яку зображено на рисунку, тепловим двигуном? Якщо так, то вкажіть, які перетворення енергії відбуваються в такому двигуні.
2.На яких із перелічених транспортних засобах використовують теплові двигуни: автомобіль, автобус, трамвай, тролейбус, літак, спортивний велосипед?
3. Чому в потягах метро не використовують двигуни внутрішнього згоряння?
4.Чому в розвинених країнах висувають дуже жорсткі вимоги до виробників автомобілів щодо повноти згоряння палива у двигунах?
5. У якій галузі масово використовують найбільш потужні теплові двигуни?
6. На яких транспортних засобах використовують найбільш потужні поршневі двигуни? Що це за двигуни?
7. Яку роботу виконує тепловий двигун, якщо отримує від згоряння пального 100 МДж теплоти, а віддає довкіллю 70 МДж теплоти?
8.За один цикл тепловий двигун виконав роботу 50 Дж. При цьому втрати тепла в довкілля становлять 100 Дж. Скільки тепла за цикл отримав двигун?
9. Дизельний двигун отримує від згоряння пального 9.МДж теплоти і виконує роботу 7 МДж. Скільки за цей час двигун віддає тепла в довкілля.
2-й рівень складності
10. Чому пара, яка пройшла через парову турбіну, має меншу Температуру, ніж пара на вході?
11.Навіщо у більшості теплових двигунів є радіатор з водою?
12.За рисунком назвіть такти роботи чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння.
13.У який момент робоча суміш у циліндрах двигунів внутрішнього згоряння має найбільшу внутрішню енергію: наприкінці такту «стискання» чи на початку такту «робочий хід»?
14.Під час яких тактів роботи чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння відкриті два клапани? хоча б один? обидва закриті?
15.Чому в дизельних двигунах для подачі палива в циліндри використовуються насоси високого тиску?
16.Перший двигун для виконання роботи використовує 1/3 теплоти, яка виділяється при згорянні палива, а другий —1/4. Потужності и вартості двигунів є однаковими. Який би з цих двигунів ви вибрали? Чому?
17. При згорянні порції палива в двигуні внутрішнього згоряння виділилося 100 МДж теплоти. Двигун при цьому виконав роботу 30 МДж. Обчисліть ККД двигуна.
18.Двигун отримав від згоряння пального 250 МДж теплоти і віддав у довкілля 200 МДж енергії. Обчисліть ККД двигуна.
19.У циліндрах дизельного двигуна виділилося 120 МДж теплоти, 80 МДж теплоти перейшло в довкілля. Обчисліть ККД двигуна.
20.Двигун виконав роботу в 100 кДж. При цьому втрати тепла в Довкілля становлять 300 кДж. Обчисліть ККД двигуна.
21.Обчисліть ККД двигуна дизель-електростанції, яка для виробництва 26,7 МДж електроенергії використовує 2 л дизельного палива.
22.Двигун вантажівки за 1 год використав 20 кг дизельного палива. Обчисліть ККД двигуна, якщо він розвинув потужність 77 кВт.
23. Визначте масу бензину, який витрачає автомобіль за 10 хв, якщо потужність його двигуна становить 55 кВт, а ККД — 25 %?
24. Найпотужнішим поршневим двигуном у світі є дизель Wartsila- ulzer RTA96-C. Його максимальна потужність становить 108 920 к.с, а ККД в 2 рази більший від ККД звичайного автомобіля і становить 51,7 %. Скільки дизельного пального витратить цей двигун за тиждень роботи, якщо розвиває половину своєї максимальної потужності?
25.Яку корисну роботу виконає двигун екологічно чистого автомобіля з ККД, що становить 30 %, якщо використає 15 л спирту?
3-й рівень складності
26. На сучасних теплових електростанціях для вироб ництва кожного мегаджоуля електроенергії використовується в середньому 105 г вугілля. Скільки потрібно вугілля для роботи теплової електростанції протягом року, якщо її електрична потужність становить 500 МВт? Обчисліть ККД електростанції.
27. Автомобіль витрачає на 100 км шляху 6 л бензину при швидкості 90 км/год. Яку потужність при цьому розвинув двигун, якщо його ККД становить 25 %?
28. Скільки дизельного пального витрачає тепловоз на шлях із Києва до Одеси (відстань 500 км), якщо тягне потяг масою 5000 т? Коефіцієнт опору руху дорівнює 0,008, ККД двигунів тепловозу — 35 %.
29. Щоб дістатися зі Львова до Донецька (відстань 1300 км), водій вантажівки залив у баки автомобіля 600 л дизельного пального. Скільки пального залишилося у баках, коли вантажівка прибула до місця призначення? Маса вантажівки дорівнює 12 т, середній коефіцієнт опору руху — 0,05, ККД двигуна вантажівки — 39 %.
Тематична екскурсія з фізики по темі:
"Теплові машини. ККД теплових двигунів.
Вплив теплових двигунів на оточуюче середовище":
Мета:
· Ознайомитись з історією створення автомобільного салону;
· Ознайомитись з моделями автомобілів, які представлені у салоні;
· Розглянути будову і принцип роботи ДВЗ;
· Дізнатись про гарантійне обслуговування автомобілів, що придбані в автосалоні;
· Дізнатись про кредитну систему придбання автомобілів.
Об'єкт екскурсії: Автомобільний салон "УкрАвто".
ЕКСКУРСІЙНИЙ ПИТАЛЬНИК
1. Коли був відкритий автомобільний салон і яке його призначення?
2. Які автомобілі представлені в автосалоні?
3. Основні складові автомобіля?
4. Яка будова двигуна внутрішнього згоряння?
5. Які технічні характеристики автомобілів?
6. На якому паливі працюють?
7. У чому полягає негативний вплив ДВЗ на оточуюче середовище?
8. Які перспективи розвитку автомобільного ринку України?
Екскурсію підготував і провів викладач фізики та математики
Білецький В'ячеслав В'ячеславович
Тут також варто нагадати про інтервал заміни масла і свічок запалення. При використанні газу інтервал збільшується в 1,5 рази.
При переході на газове паливо є свої труднощі. Так, наприклад, густина природного метану в тисяча раз менша за густину бензину. Тому, якщо заправляти автомобіль метаном при атмосферному тиску, то для рівного з бензином кількості палива знадобиться бак в 1000 раз більший. Щоб не возити великий причеп з паливом, необхідно збільшити густину газу. Це можна зробити шляхом стиску метану до 20-25 МПа (200-250 атмосфер). Для зберігання у такому стані використовуються спеціальні балони, які встановлюються на автомобілях.
Отже хочеться ще раз виділити основні переваги автомобіля на газу:
· Більш дешевше пальне;
· Екологічно чисте, практично не забруднює навколишнє середовище;
· Високе октанове число;
· Значно більший ресурс роботи основних частин двигуна, а також системи запалення;
· Можна використовувати автомобіль як на газу так і бензині;
· Збільшується кілометраж автопробігу.
Відповідно буде налагоджена мережа заправок, гарантується сервісне обслуговування придбаного у нас автомобіля
Сьогодні водень виробляється у великих кількостях, переважно з природного газу. Згідно з доповіддю Енергетичного комітету Каліфорнії, видобуток водню з природного газу ефективний на 62%. Отримання водню з поновлюваних джерел енергії, наприклад, сонячної, вітрової та гідроенергії, ефективне на 69%. Отримання електроенергії з "Каліфорнійської суміші", тобто важкого природного газу і поновлюваних джерел енергії, ефективне лише на 50
Переваги електромобіля:
- Відсутність шкідливих викидів;
- Простота конструкції і управління, висока надійність та довговічність екіпажної частини (до 20—25 років) у порівнянні зі звичайним автомобілем;
- Можливість підзарядки від побутової електричної мережі (від розетки), але такий спосіб в 5—10 разів довший, ніж від спеціального високовольтного підзарядного пристрою;
- Електромобіль — єдиний варіант застосування на легковому автотранспорті енергії, що виробляється АЕС і електростанціями інших типів;
- Масове застосування електромобілів змогло б допомогти у вирішенні проблеми «енергетичного піку» за рахунок підзарядки акумуляторів в ночі.
Негативні сторони електромобіля
- Малий кілометраж пробігу до 150 км.
- Потребує електричної енергії, яка виробляється на теплоелектростанціях, атомних електростанціях, які забруднюють навколишнє середовище;
- Необхідна утилізація акумуляторних батарей;
- Випромінюють електромагнітні хвилі, які є недостатньо вивчені і тому криють у собі загрозу для здоров’я людини;
- Велика вартість акумуляторів 1000 ум. одиниць.
ОГОЛОШЕННЯ!!!
Дата добавления: 2015-11-28; просмотров: 718 | Нарушение авторских прав