Работа газа и пара при расширении двигатель внутреннего сгорания

Обновлено: 26.01.2025

Тепловым двигателем называют машину, в ходе работы которой внутренняя энергия переходит в механическую. Самую простую модель такой машины можно представить в виде металлического цилиндра и плотно пригнанного поршня, который может двигаться вдоль цилиндра.

Одним из самых распространённых видов теплового двигателя, который мы встречаем в жизни, является двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Легко догадаться, что отсюда и пошло его название.

На данном уроке мы рассмотрим устройство двигателя внутреннего сгорания и схему его работы.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Тепловые двигатели такого типа работают на жидком и газообразном топливе. Этим топливом могут быть нефть, бензин, керосин, различные горючие газы.

На рисунке 1 изображена схема простейшего двигателя внутреннего сгорания в разрезе.

Двигатель представляет собой прочный металлический цилиндр. Внутри этого цилиндра имеется подвижный поршень 3. Поршень соединения шатуном 4 с коленчатым валом 5.

В верхней части двигателя расположены два клапана 1 и 2. Когда двигатель работает, они автоматически открываются и закрываются в определенные нужные моменты.

Через клапан 1 в цилиндр двигателя поступает горючая смесь. Она воспламеняется с помощью свечи 6.

Горючая смесь — это смесь горючих газов, частиц жидкого топлива и паров топлива с воздухом (кислородом).

Отработавшие газы выпускаются через клапан 2.

Периодически в цилиндре происходит сгорание горючей смеси. Например, сгорает смесь паров бензина и воздуха. Образуются газообразные продукты сгорания. Их температура при этом достигает высоких значений — $1600-1800 \degree C$. В результате этого резко увеличивается давление на поршень.

Эти газы (продукты сгорания) толкают поршень. При движении поршня двигается и коленчатый вал. Таким образом газы совершают механическую работу. Т. е., часть внутренней энергии газов перешла в механическую энергию. Следовательно, внутренняя энергия газов уменьшилась — они начинают охлаждаться.

Мертвые точки, ход поршня и такты двигателя

Для того чтобы более подробно рассмотреть схему работы данного двигателя, нам понадобятся новые определения.

Поршень может двигаться внутри цилиндра. В устройстве самого простого вида, который мы рассматриваем, он может двигаться вверх и вниз.

Мёртвые точки — это крайние точки положения поршня в цилиндре.

Ход поршня — это расстояние, которое проходит поршень от одной мертвой точки до другой.

Рассматриваемые нами двигатели внутреннего сгорания называют четырехтактными.

Четырехтактный двигатель — это двигатель, в котором один рабочий цикл происходит за четыре хода поршня (за четыре такта).

Один такой такт двигателя или ход поршня происходит за половину оборота коленчатого вала.

Схема работы двигателя внутреннего сгорания: четыре такта

Теперь давайте подробно рассмотрим все четыре такта работы двигателя (рисунок 2).

Рисунок 2. Схематическое изображение работы двигателя внутреннего сгорания

Первый такт (рисунок 2, а):

При повороте коленчатого вала в самом начале такта поршень начинает двигаться вниз
Объем над поршнем увеличивается
В цилиндре образуется разрежение
Открывается клапан 1. В цилиндр поступает горючая смесь
Цилиндр заполняется горючей смесью. Клапан 1 закрывается

Второй такт (рисунок 2, б):

Вал продолжает поворачиваться, поршень теперь двигается вверх
Таким образом поршень сжимает горючую смесь
Поршень доходит до верхней мертвой точки
Сжатая горючая смесь воспламеняется от электрической искры (свеча 6) и сгорает

Третий такт (рисунок 2, в):

При сгорания смеси образуются газы. Они давят на поршень — толкают его вниз
Под действием этих расширяющихся нагретых газов двигатель совершает работу. Поэтому,

Третий такт двигателя — это рабочий ход.

Поршень двигается вниз. Его движение передается шатуну и коленчатому валу
Получив сильный толчок, коленчатый вал с маховиком продолжают вращение по инерции. При этом они приводят в движение поршень при последующих тактах

Заметьте, что на втором и третьем тактах двигателя клапаны закрыты.

В конце такта открывается клапан 2. Продукты сгорания начинают выходить из цилиндра в окружающую среду

Четвертый такт (рисунок 2, г):

Идет выход продуктов сгорания из цилиндра (клапан 2 открыт)
Поршень движется вверх
В конце этого такта клапан 2 закрывается

Цикл двигателя состоит из четырех тактов:
впуск
сжатие
рабочий ход
выпуск

Рисунок 3. Рудольф Кристиан Карл Дизель (1858 — 1913)

Двигатели внутреннего сгорания имеют очень широкое применение. В ходе их усовершенствования, в мире появлялись новые средства передвижения. Например, автомобили, мотоциклы, самолеты, вертолеты, космические корабли, ракеты, суда на воздушной подушке.

В автомобилях чаще всего стоят четырехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания. В каждом цилиндре по очереди происходит рабочий ход. Поэтому коленчатый вал постоянно получает энергию от одного из поршней.

Существуют и двигатели с другим количеством цилиндров. Многоцилиндровые двигатели лучше обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.

Огнестрельное оружие является простейшим примером ДВС. Цилиндром является ствол оружия, а поршнем — выбрасываемые из оружия пули или снаряды.

Использование ДВС обеспечило быстрый прогресс в военной индустрии: были разработаны танки, истребители, подводные лодки.

В настоящее время двигатели внутреннего сгорания установлены практически на каждом виде транспорта, которым мы пользуемся. Они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах.

Цели урока: Обучающая – изучить что такое тепловой двигатель, виды тепловых двигателей, устройство и принцип работы четырехтактного ДВС. Воспитательная – воспитать ответственное отношение к учебному процессу, сознательную дисциплину, бережное отношение к природе. Развивающая – развить познавательную активность, логическое мышление, память.

Развитие техники зависит от умения использовать громадные запасы внутренней энергии, содержащиеся в топливе. Использовать внутреннюю энергию – значит совершить за счёт неё полезную работу (например поднять груз, перевезти вагоны и т. п.) .

Тепловые двигатели - это машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

Первый тепловой двигатель был изобретен в конце XVII в. Джеймсом Уоттом

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) - это тепловой двигатель, в котором топливо сгорает прямо в цилиндре внутри самого двигателя.

1, 2 – клапаны, Устройство ДВС 3 – поршень , 4 – шатун, 5 – коленчатый вал, 6 – свеча .

Физкультминутка Пальчиковая гимнастика (разминаем каждый пальчик, при этом стимулируем работу внутренних органов): мизинец-сердце, безымянный - желудок, средний - кишечник, указательный - печень, большой - головной мозг.

Схема работы двигателя Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом поршня.

Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода (такта) поршня. Такт 1 (впуск). Поршень движется вниз. Открывается клапан 1, в цилиндр входит горючая смесь, клапан 1 закрывается.

Такт 2 (сжатие). Поршень движется вверх, сжимает горючую смесь. Горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.

Такт 3(рабочий ход). Образовавшиеся газы толкают поршень вниз. Двигатель совершает работу. Открывается клапан 2, продукты сгорания выходят из цилиндра в атмосферу.

Такт 4 (выпуск). Продолжается выпуск продуктов сгорания, поршень движется вверх, клапан 2 закрывается.

В автомобилях используют чаще 4-цилиндровые ДВС. Работа цилиндров согласуется так, что в каждом из них поочередно происходит рабочий ход. Применение ДВС разнообразно: самолеты, теплоходы, автомобили, речные и морские суда и т.д.

Но нельзя забывать и о вреде, который оказывают ДВС окружающей среде: выхлопные газы загрязняют атмосферу, разъедают озоновый слой, влияют на дыхательную систему человека. К тому же КПД ДВС всего 20-40%.

Контрольные вопросы: Приведите примеры превращения внутренней энергии пара в механическую Какие двигатели называют тепловыми? Какие виды тепловых двигателей вам известны? Какой двигатель называют ДВС? Из каких основных частей состоит простейший ДВС? За сколько тактов происходит один рабочий цикл двигателя? Дайте им характеристику

Д/ з § 21, 22 N 907, 909 (Сборник задач по физике. А.В.Пёрышкин )

Литература: А.В. Пёрышкин . Физика. 8 класс: учеб.для общеобразоват.учеб.заведений . – М.: Дрофа, 2000.

Тип урока: Изучение нового материала.

Цели урока:

Сформировать знание учащихся о работе пара и газа на примере изучения двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Ознакомить учащихся с устройством и принципом работы такого двигателя.

Задачи:

Обучающая – изучить понятие тепловых двигателей, добиться понимания учащимися назначения отдельных элементов ДВС, изучить принцип работы четырехтактного ДВС.

Воспитательная – стимулирование познавательной активности при обсуждении работы двигателя, используя компьютер; содействовать патриотическому воспитанию, напомнив о роли русских изобретателей в истории.

Развивающая – систематизировать знания учащихся по изученному материалу темы “Тепловые явления”, анализ экологической опасности ДВС.

Вложение	Размер
urok_2.12.doc	170.5 КБ
nachalo.ppt	73.5 КБ
okonchanie.ppt	1.29 МБ
prodolzhenie_uroka.ppt	944 КБ
razdatochnyy_material.doc	30 КБ

Предварительный просмотр:

Тип урока: Изучение нового материала.

Сформировать знание учащихся о работе пара и газа на примере изучения двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Ознакомить учащихся с устройством и принципом работы такого двигателя.

Оборудование: ноутбук, мультимедийный проектор, презентация 1, презентация 2, модель ДВС, таблица.

Цель: подготовка учащихся к активному восприятию материала, заинтересованность учащихся.

Сегодня мы с вами продолжим изучать тепловые явления. Развитие техники зависит от умения использовать громадные запасы внутренней энергии, которые содержатся в топливе.

Cкажите, пожалуйста, обладаете ли вы внутренней энергией? Откуда она в вас берется? На что вы ее расходуете?

Прежде чем приступить к изучению нового материала, давайте вспомним, что вы изучали ранее.

Цель: проверить уровень знаний, провести подготовку к изучению нового материала.

? Что такое внутренняя энергия?

? Способы изменения внутренней энергии?

(заполняется схема слайд 1 презентация 1 )

Если раньше мы говорили об изменении внутренней энергии путем теплообмена, то теперь более подробно рассмотрим вопрос об изменении внутренней энергии посредством совершения работы и о практическом использовании этого явления в тепловых двигателях.

Использовать внутреннюю энергию – это значит совершать за счет ее полезную работу.

Для того чтобы понять, как это сделать, выполним опыт.

Посмотрим опыт ( компьютерная анимация: принцип работы тепловых двигателей – слайд 2 )

Откройте учебник на стр. 52 и в третьем абзаце найдите ответ на вопрос.

Ответ: За счет давления пара.

Ответ: Энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь, совершает работу – выталкивает пробку.

Можно ли сказать, что пробирка с кипящей в ней водой и вылетающей пробкой является моделью теплового двигателя? Как вы думаете, где данное явление используется в технике? ( компьютерная анимация: принцип работы тепловых двигателей – слайд 3 )

Ответ: Да. Используется в работе тепловых двигателей.

Сегодня на уроке мы с вами поговорим о ТД, об их устройстве и принципе работы. Мальчишки в своей жизни уже, наверно, не раз ходили с папами в гараж. Но я думаю, что и девочкам знания о ТД будут полезны, так как сейчас все больше женщин садится за руль автомобиля.

III этап. Исторический экскурс (слайд 2 презентация 2).

Цель: развитие интереса изучения физики, расширение кругозора учащихся.

От рождества Христова человечество живет на Земле уже более 2000 лет. И что же оно сотворило с нашей планетой за эти годы? Мне кажется, что Земля уже давно посылает сигналы SОS своим собратьям по Вселенной. У Земли много проблем, но одна из них - тепловые машины. Сейчас мы с вами постараемся совершить небольшой экскурс в историю и вспомнить, как это начиналось.

Еще в 3 веке до н.э. греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла паром. Рисунки пушки Архимеда были позднее найдены в рукописях Леонардо да Винчи. При стрельбе один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась, и пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Ствол пушки представлял собой, как бы цилиндр, по которому, как поршень, скользило ядро.

(слайд 3 презентация 2).

А затем началась эпоха изобретения и усовершенствования тепловых машин.
1763 год - изобретение паровой машины Дж. Уаттом имело исключительно большое значение для перехода к машинному производству, стали возможным изобретения: парохода (1807 г.), паровоза (1814 г.), в 1887 г. Лавеленом изобретена паровая турбина, что позволило увеличить мощность электростанций.

Почти через 100 лет после изобретения Уатта и Ползунова француз Ленуар сконструировал двухтактный двигатель, в 1876 году немец Отто построил четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

(слайд 4 презентация 2).

1885 г. — состоялись первые испытания трехколесного самохода, изготовленного Карлом Бенцем. В 1886 г. изобретатель получил патент на свое самоходное детище.

1886 г. — официально признанный год рождения автомобиля. Его создателями считаются немецкие инженеры Готлиб Даймлер и Карл Бенц.

(слайд 5 презентация 2).

1894 г. — немецкие конструкторы Хильдебранд и Вольфмюллер создали свой первый мотоцикл.

(слайд 6 презентация 2).

(слайд 7 презентация 2).

IV этап. Динамическая пауза.

Цель: воспитывает чувство ответственности у учащихся за свое здоровье.

Пальчиковый массаж: поглаживая поочередно пальцы рук, улучшают работу соответствующих органов:

большой - головной мозг.

V этап. Изучение новой темы

Цель: реализуются обучающие задачи урока, идёт активизация мыслительной и самостоятельной деятельности учащихся, воспитывается чувство уверенности в высказывании своего мнения.

Тепловой двигатель – это устройство, совершающее работу за счет тепловой энергии.

Тепловая машина – это тепловой двигатель, работающий циклично.

Почему двигатель называют ДВС.
Устройство двигателя внутреннего сгорания.
Схему работы такого двигателя.

ДВС – очень распространенный вид ТД. ДВС работают на жидком топливе или горючем газе.

Какие виды жидкого топлива вы знаете?

Где сгорает топливо в этом двигателе?

Само название ДВС говорит о том, что топливо сгорает внутри самого двигателя - прямо в цилиндре. ДВС работают на жидком топливе (бензин, керосин) или на горючем газе.

ДВС – это двигатель, топливо в котором сгорает внутри самого двигателя.

Рассмотрим устройство ДВС на макете.

(вместе с учащимися рассматриваем интерактивную модель ДВС)

Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень 3, соединенный при помощи шатуна 4 с коленчатым валом 5. На валу укреплен тяжелый маховик для уменьшения неравномерности вращения вала. В верхней части цилиндра имеются два клапана 1 и 2, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через клапан 1 поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 6, а через клапан 2 выпускаются отработавшие газы. В таких двигателях постоянно происходит сгорание горючей смеси (пары бензина и воздуха). При сгорании этой смеси образуются газы, температура которых порядка 1600-1800 0 С.

(слайд 8 презентация 2 ).

Рассмотрим принцип работы ДВС на модели.

Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками.

Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня. Один рабочий цикл в двигателе происходит за 4 хода поршня или такта. Поэтому такие двигатели называются четырёхтактными. Рассмотрим более подробно каждый такт.

Учащиеся: пытаются сами объяснить работу двигателя в каждом такте.

Затем учитель ещё раз останавливается на этом, объясняя подробнее с использованием таблицы.

(компьютерная анимация ДВС – слайд 4).

1такт - впуск: при повороте вала поршень опускается вниз. Объём над поршнем увеличивается, в цилиндре создается разрежение, клапан 1 открывается и в цилиндр входит горючая смесь. В конце такта цилиндр заполняется горючей смесью и клапан 1 закрывается.

2 такт - сжатие: при дальнейшем повороте вала поршень начинает двигаться вверх и сжимает горючую смесь, когда поршень доходит до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь возгорается от электрической искры и быстро сгорает.

3 такт - рабочий ход: образующиеся при сгорании смеси газы давят на поршень и он движется вниз. В этом случае двигатель совершает работу. Этот такт называется рабочим ходом.

Во 2 и 3 тактах оба клапана закрыты.

4 такт - в конце 3 такта клапан 2 открывается и через него продукты сгорания выходят в атмосферу. В течение такта поршень движется вверх. В конце такта клапан 2 закрывается.

Итак, цикл двигателя состоит из 4 тактов. Давайте вспомним их ещё раз.

Учащиеся: ещё раз называют названия тактов, затем их записывают в тетрадях. Записи тут же проверяются.

Для более наглядного восприятия нового материала используется компьютерное моделирование работы двигателя внутреннего сгорания.

(компьютерная анимация ДВС – слайд 5).

VI этап. Первичное закрепление

(слайд 1 презентация 3).

Цель: отработка, базовых знаний, выполнение заданий по образцу

Вызвать учащегося и на модели продемонстрировать устройство и такты ДВС.

Цель: изучить вредное воздействие ТД на окружающую среду , анализ экологической опасности ДВС.

(слайд 2 презентация 3).

Р.Рождественский дал очень точный и емкий образ нынешней действительности:

Пирсы и перроны,

Леса без птиц и земли без воды…

Все меньше - окружающей природы,

Все больше – окружающей среды.

И в этом списке сплошь и рядом дорогущие спортивные суперкары и лимузины. Именно они являются главными врагами чистого воздуха (компанию им составил огромный Hummer H2).

Если сейчас в среднем обычные легковушки выбрасывают в атмосферу 120-150 г/км вредных веществ, то у лидера списка Bugatti Veyron этот показатель намного больше. Его 1001-сильный мотор выкидывает на каждый пройденный километр сразу 571 г!

На втором месте идет Lamborghini Murcielago (495 г/км),

VIII этап. Мозговой штурм (контроль и коррекция)
Цели : контроль за усвоением знаний, умений и навыков.

Тест (слайды 6-13 презентация 3).

IX этап. Домашнее задание.

Цель : подготовка учащихся на выполнение домашнего задания, развитие интереса к изучению физики.

§§ 21, 22
Какие экологические проблемы породили тепловые двигатели? Каковы пути их решения? (К чему приводит загрязнение почвы СО? СО 2 ? Свинцом? Сажей? NO 2 ?)

Учащиеся: записывают в дневники.

X этап. Подведение итогов.

Цель : воспитание интереса изучения физики.

Учитель: Хочется отметить, что научно-технический прогресс неуклонно совершенствует конструкции, технические характеристики автомобилей. Важным на современном этапе является создание новых экономичных и экологически чистых машин. Это - машины нового века, новых технологий. Это – машины будущего. Может быть кто-то из вас и будет изобретателем этих машин. Желаю вам в этом удачи.

Стихотворение Н. Аникина:

Если мы вредим природе,
Мы вредим самим себе.
С юных лет должны ребята
Все живое охранять.
Чтоб за страшную ошибку
На природу не пенять.
Лозунг жив еще в народе,
Повторяй его везде
Продлеваешь жизнь природе –
Продлеваешь жизнь себе.

Доступно для всех учеников 1-11 классов и дошкольников

Тип урока: Изучение нового материала.

Сформировать знание учащихся о работе пара и газа на примере изучения двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Ознакомить учащихся с устройством и принципом работы такого двигателя.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентация, модель ДВС, таблица.

I этап.

Организационный момент.

Цель: подготовка учащихся к активному восприятию материала, заинтересованность учащихся.

Сегодня мы с вами продолжим изучать тепловые явления.

Прежде чем приступить к изучению нового материала, давайте вспомним, что вы изучали ранее.

В 7 классе мы изучали различные виды энергии, в частности, рассматривали потенциальную энергию и кинетическую энергию . Далее, в 8 классе был изучен ещё один вид энергии – внутренняя энергия .

C кажите, пожалуйста, обладаете ли вы внутренней энергией? Откуда она в вас берется? На что вы ее расходуете?

II этап.

Актуализация знаний.

Цель: проверить уровень знаний, провести подготовку к изучению нового материала.

Использовать внутреннюю энергию – это значит совершать за счет ее полезную работу.

Внутренняя энергия любого тела может быть запасена в таком веществе, как топливо . Топливо может быть разным: жидким, твердым, газообразным, но самая главная его особенность – при сжигании топлива выделяется тепло.

Вначале рассмотрим следующий простой опыт. Возьмём пробирку, нальём туда немного воды и заткнём её пробкой. Затем начнём эту пробирку нагревать. Через некоторое время пар, образовавшийся в этой пробирке от закипающей жидкости, вытолкнет пробку наружу (рис.). Что же произошло?

За счет чего выскочила пробка?

Откройте учебник на стр. 52 и в третьем абзаце найдите ответ на вопрос.

Ответ: За счет давления пара.

В какую энергию перешла энергия пара?

Ответ: Энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь, совершает работу – выталкивает пробку.

Если теперь вместо пробирки взять металлический цилиндр, а вместо пробки – поршень, то получится простейший тепловой двигатель .

Можно ли сказать, что пробирка с кипящей в ней водой и вылетающей пробкой, цилиндр с поршнем являются моделью теплового двигателя? Как вы думаете, где данное явление используется в технике?

Ответ: Да. Используется в работе тепловых двигателей. Вы правы.

В нашей жизни используется достаточно большое количество машин, и эти машины используют различные виды энергии. Общей чертой всех машин является то, что это устройство, которое преобразует один вид энергии в другой.

Тепловой двигатель – это устройство, которое преобразует внутреннюю энергию топлива в механическую работу.

Значение механической работы в жизни человека переоценить тяжело: эта работа определяет движение транспорта, перевозку и подъём грузов и многое другое. Задача любой машины – преобразовать энергию в эту работу.

Рассмотрим подробнее историю создания первых машин. Человек давно задумывался о том, как построить соответствующие машины.

Первым таким человеком (по дошедшим до нас сведениям) был Герон Александрийский, инженер-изобретатель, который жил в I (по некоторым данным, во II) нашей эры.

Он первым создал свою знаменитую паровую машину, которая называется тепловой машиной Герона.

Принцип действия этой машины заключался в следующем: в сосуд с отверстиями наливалась вода и помещалась над огнем. Вода закипала, через отверстия с большой скоростью вырывался пар, и часть, подвешенная над огнем, начинала вращаться. Это и был прообраз первой тепловой машины.

Первый тепловой двигатель, который использовался в работе (а не был демонстрацией превращения внутренней энергии в механическую работу), был построен в 1768 году в Англии знаменитым инженером Джеймсом Уаттом (Рис. 4) (в честь Уатта потом была названа единица мощности).

Правда, существует версия, что на два года раньше Уатта в 1766 году на Барнаульском заводе была изготовлена первая паровая машина в России . Изобретателем этой машины был Иван Ползунов.

Сегодня на уроке мы с вами поговорим о тепловых двигателях, об их устройстве и принципе работы. Мальчишки в своей жизни уже, наверно, не раз ходили с папами в гараж. Но я думаю, что и девочкам знания о ТД будут полезны, так как сейчас все больше женщин садится за руль автомобиля.

III этап. Изучение новой темы

Тепловой двигатель – это устройство, совершающее работу за счет тепловой энергии.

Тепловая машина – это тепловой двигатель, работающий циклично.

ДВС – очень распространенный вид ТД. ДВС работают на жидком топливе или горючем газе.

Какие виды жидкого топлива вы знаете?

Где сгорает топливо в этом двигателе?

ДВС – это двигатель, топливо в котором сгорает внутри самого двигателя.

Рассмотрим устройство ДВС на макете.

(вместе с учащимися рассматриваем интерактивную модель ДВС)

1 – впускной клапан

2 – выпускной клапан

5 – коленчатый вал

Рассмотрим принцип работы ДВС на модели.

Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками.

Учащиеся: пытаются сами объяснить работу двигателя в каждом такте.

Затем учитель ещё раз останавливается на этом, объясняя подробнее с использованием таблицы.

Учитель:

1такт - впуск: при повороте вала поршень опускается вниз. Объём над поршнем увеличивается, в цилиндре создается разрежение, клапан 1 открывается и в цилиндр входит горючая смесь. В конце такта цилиндр заполняется горючей смесью и клапан 1 закрывается.

2 такт - сжатие: при дальнейшем повороте вала поршень начинает двигаться вверх и сжимает горючую смесь, когда поршень доходит до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь возгорается от электрической искры и быстро сгорает.

3 такт - рабочий ход: образующиеся при сгорании смеси газы давят на поршень и он движется вниз. В этом случае двигатель совершает работу. Этот такт называется рабочим ходом.

Во 2 и 3 тактах оба клапана закрыты.

4 такт - в конце 3 такта клапан 2 открывается и через него продукты сгорания выходят в атмосферу. В течение такта поршень движется вверх. В конце такта клапан 2 закрывается.

Итак, цикл двигателя состоит из 4 тактов. Давайте вспомним их ещё раз.

Учащиеся: ещё раз называют названия тактов, затем их записывают в тетрадях. Записи тут же проверяются.

VI этап. Первичное закрепление

Цель: отработка, базовых знаний, выполнение заданий по образцу

Вызвать учащегося и на модели продемонстрировать устройство и такты ДВС.

VII этап.

Цель: изучить вредное воздействие ТД на окружающую среду , анализ экологической опасности ДВС.

Р.Рождественский дал очень точный и емкий образ нынешней действительности:

Пирсы и перроны,

Леса без птиц и земли без воды…

Все меньше - окружающей природы,

Все больше – окружающей среды.

На втором месте идет Lamborghini Murcielago (495 г/км),

VIII этап. Мозговой штурм (контроль и коррекция)
Цели : контроль за усвоением знаний, умений и навыков.

IX этап. Домашнее задание.

Цель : подготовка учащихся на выполнение домашнего задания, развитие интереса к изучению физики.

§§ 21, 22

Какие экологические проблемы породили тепловые двигатели? Каковы пути их решения? (К чему приводит загрязнение почвы СО? СО ₂ ? Свинцом? Сажей? NO ₂ ?)

Учащиеся: записывают в дневники.

X этап. Подведение итогов.

Цель : воспитание интереса изучения физики.

Стихотворение Н. Аникина:

В ходе уроков прошлого курса вы познакомились с механической энергией тела: потенциальной и кинетической. В данном разделе появился еще один вид энергии — внутренняя энергия тела. Одной из ее важнейших характеристик является температура. При этом любое тело имеет некоторый запас внутренней энергии.

Топливо обладает огромным запасом внутренней энергии. Оно может быть разным: твердым, жидким или газообразным. При этом главная его особенность в том, что при сжигании топлива выделяется большое количество теплоты.

Развитие наших технологий напрямую зависит от умения использовать эту энергию. На данном уроке мы рассмотрим, каким образом удается превратить внутреннюю энергию топлива в механическую, подойдем к изучению машин, с помощью которых осуществляется это превращение энергии.

Совершение работы паром

Как же мы может использовать внутреннюю энергию некого тела? Смысл в том, чтобы совершить за счет этой внутренней энергии какую-то полезную работу. Например, поднять на определенную высоту большой груз, переместить контейнеры, перевезти вагоны.

Такая работа будет совершаться за счет механической энергии. Значит, необходимо каким-то образом превратить внутреннюю энергию в механическую.

Рассмотрим очень простой способ. Нальем в сосуд обычную воду и плотно закроем его пробкой. Нагреем воду до кипения (рисунок 1, а).

При кипении в закрытом сосуде активно будет образовываться пар. В какой-то момент под давлением пара пробка выскочит и полетит вверх (рисунок 1, б).

В данном опыте в роли топлива у нас выступала обычная вода. При кипении часть энергии воды перешла во внутреннюю энергию пара. Пар, расширяясь, совершил работу. Он вытолкнул пробку.

При этом внутренняя энергия пара перешла в кинетическую энергию пробки.

Тепловой двигатель

А теперь давайте мысленно заменим сосуд на прочный цилиндр из металла. А пробку заменим на плотно сидящий поршень, который может двигаться вдоль цилиндра. У нас получился простейший тепловой двигатель. В нем внутренняя энергия топлива будет переходить в механическую энергию поршня.

Тепловой двигатель — это машина, в которой внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

Такой тепловой двигатель был изобретен в конце XVII века. Создал его шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт (рисунок 2). Как вы догадываетесь, в дальнейшем этот двигатель совершенствовался огромное количество раз.

Паровая машина
Газовая турбина
Реактивный двигатель

Все эти машины объединяет один принцип работы. В них энергия топлива сначала переходит в энергию газа или пара. Газ совершает работу. Из-за этого он охлаждается. При этом часть его внутренней энергии переходит в механическую энергию.

В следующих уроках мы рассмотрим два вида тепловых двигателей из всех вышеперечисленных: двигатель внутреннего сгорания и паровую турбину.

Читайте также: