Ашық сабақ " Жылу қозғалтқыштары " 8 сынып

Урунбасарова Абиля Қуандыққызы

Алматы облысы, Іле ауданы, Боралдай кенті, № 17 орта мектеп

Жоғары санатты физика пәні мұғалімі

Физика 8 сынып

Сабақтың тақырыбы: Жылу қозғалтқыштарының пайдалы әрекет коэффициенті. Техниканың дамуындағы жылу қозғалтқыштарының ролі. Жылу машиналарын пайдалануда экологиялық мәселелер және қоршаған ортаны қорғау.

Сабақтың мақсаты:

Білімділігі: Оқушыларға жылу қозғалтқыштарының пайдалы әрекет коэффициенті ұғымы туралы мәліметтер беріп, олардың білімдерін ғылыми көзқарастарын қалыптастыру.

Дамытушылығы: Жылу қозғалтқыштарының пайдалы әрекет коэффициентін жан-жақты түсіндіріп, , тақырыпқа сай есептер шығаруға үйрету, экологиялық мәдениеттері арқылы жеке оқушының қабілетін, белсенділігін, қызығушылығын және шығармашылығын дамыту.

Тәрбиелігі: Оқушылардың тақырыпты талдау арқылы пәнге, білімге деген қызығушылығын арттыру және табиғатты аялай білуге,қоршаған ортаны қорғауға ,отанды сүюге үйрету,шығармашылықа тәрбиелеу,ұжыммен жұмыс жасауға үйрету.

Сабақтың көрнекілігі:

Интерактивкі тақта, электронды оқулық, арнайы слайдтар, іштен жану қозғалтқышының макеті, тест тапсырмалары, үйлестірме қағаздарға басылған арнайы есептер.

Сабақтың түрі: Аралас сабақ.

.

Сабақтың тиімді әдіс-тәсілдері: Активойд программасын қолдану арқылы интерактивті тақтадан тесттің қорытындысын тез арада бағалау.

Баяндау, интерактивті тақтадан іштен жанатын қозғалтқыштың көрінісін, оның жұмыс істеу принципін көрсету, оқушылардың тақырыпқа сай шығармашылық жұмыстарымен таныстыру.

Сабақтың пән аралық байланысы:математика, экономика, экология, медицина, биология, химия, физика, информатика.

Сабақтың барысы:

I.Ұйымдастыру кезеңі.

II.Үй тапсырмасын тексеру кезеңі.

Жылу қозғалғыштары.Жылу қозғалтқыштарының жұмыс
істеу принципі.Іштен жанатын қозғалтқыш.
1).Жылу машиналары деп жүйенің ішкі энергиясысының бір бөлігін механикалық энергияға айналдыратын және соның есебінен жұмыс істейтін құрылғыларды айтады. Іштен жанатын қозғалтқыштың жұмыс істеу принципі.

1,2-қақпақшалар
3-цилиндр 4-поршень 5-иінді білі 6- маховик 7-тұтандырғыш шам.

.

Төрт такті:
1.сору
2.сығу
3.жұмыстық жүріс
4.шығару

Бу

Газ

Бу машина лары

Карбюраторлы

Дизельді

Іштен жанатын қозғалтқыштар

Турбиналар

Жылу қозғалтқыштары

Жылу машинасының жұмыс істеу принципі:

III. Оқушылардың өткен сабақта алған білімдерін тексеру, айқындау, бағалау кезеңі.

Өткен тақырыптардағы білімдерін бағалауға арналған тест сұрақтары:

1. Іштен жану қозғалтқышынң пайдалы жұмыс атқаратын тактісі қалай аталады?

А) Сору; В) Жұмыстық жүріс; С) Сығу; D) Шығару;

2. Тоңазытқыштың негізгі агрегадының құрамы:

А) Фреон, конденсатор, аммиак, азот.

В) Сору, жұмыстық жүріс, сығу, шығару.

С) Компрессор, конденсатор,буландырғыш, вентиль

D) тура бағытта, кері бағытта, оң бағытта, сол бағытта

3. Массасы 15кг тас көмір толық жанғанда қанша жылу бөлініп шығады?

А) 40,5*10⁷Дж В) 120* С) D)

4. Төрт тактілі қозғалтқыштың жұмыс циклі:

А) Сору, жұмыстық жүріс, сығу, шығару.

В) Компрессор, конденсатор,буландырғыш, вентиль

С) Білік, қалақша, поршень, ротор.

D) Қарапайым бу турбиналарының негізгі жұмыс бөлігі.

5. Қарапайым бу турбиналарының негізгі жұмыс бөлігі?

А) Білік. В) Қалақшалар. С) Поршень. D) Ротор.

6. Массасы 10кг шойынды 10С-тан 100С-қа дейін қыздырғанда қанша жылу мөлшері беріледі? (С=540 Дж/кг С)

А) 486 кДж В) 240 Дж С) 590 кДж D) 476000 Дж

7. Бу мен газ турбиналары дегеніміз не?

А) жоқтан алынатын энергияның көмегімен жұмыс істейтін машиинаның бар болуын жоққа шығаратын қозғалтқыш.

В) Бір дененің салқындауының есебінен ғана жұмыс істейтін машинаны жасау мүмкіндігіне тыйым салатын және жоғары температураға дейін қыздырылған газдың не будың ішкі энергиясымен сақталатын қозғалтқыш

С) Генератоы бу не жоғары температураға дейін қызған газ арқылы қозғалтқыш білігін поршеньнің, бұлғақтың, иінді біліктің жәрдемінсіз тікелей айналдыратын қозғалтқыш.

D) Жоғары температураға дейін қыздырылған газдың не будың ішкі энергиясымен сақтап, жұмыс жасайтын қозғалтқыш.

IV. Жаңа сабақты белсенді түрде қабылдауға,меңгертуге дайындау, мақсат қою кезеңі.

• Қажет ақпараттарды түрлі ақпарат көздерін пайдаланып, оқушыларды өз бетінше ізденуге үйрету.

• Тақырып бойынша экологиялық талдаулар жасауға үйрету.

• Оқушылардың өз көзқарастарын жеткізуге, өз пікірлерін қорғауға үйрету.

• Тақырып бойынша жеке, топтық жұмыс істетуге үйрету.

• Қоршаған ортаға, туған өлкеге қамқорлықпен қарау ниеттерін қалыптастыру.

• Өздерінің шығармашылық жұмыстарын, іскерлік мүмкіндіктерін таңдауға және бағалауға үйрету.

Сабақтың алға қойған негізгі мәселесі:

Техниканың дамуындағы жылу қозғалтқыштарының ролі. Жылу машиналарын пайдаланудағы экологиялық мәселелер және адамзатқа, қоршаған ортаға тигізетін әсерлері

V.Жаңа сабақты түсіндіру кезеңі

1. Жылу қозғалтқыштарының ПӘК-і

Ішкі энергияны механикалық энергияға айналдыратын жылу машиналарының тиімділігін сипаттайтын физикалық шама пайдалы әрекет коэффициенті деп аталады. Ол отын жанғанда бөлінетін энергияның пайдалы жұмысты құрайтын көрсетеді.

ŋ=Q₁ – Q₂/Q₁₌ A_пайд / Q₁ немесе:

A_пайд/A_тол ; н/е ŋ=A_пайд*100%/A_тол;

Қозғалтқыштарының ПӘК-і әрқашанда бірден кем, яғни 100%-дан кіші болады,ол тіпті 50% -ға да жетпейді, себебі отындағы энергияның жартысынан көбі шығын болады. Бу машина-ы: (7%); ІЖҚ (20+30%); Бу турбиналары: (30%); реактивті қозғалтқыш (30%)

2. Идеал жылу машиналарының ПӘК-і.

Ішкі энергияның механикалық энергияға айналуының идеал процентінде және жылуды жоғалту болмаған жағдайда машинаның ең үлкен ПӘК-і.

ŋ=Т₁ –Т₂ / Т₁, мұндағы:

Т₁ - жұмыстық дене (газ,бу) ең жоғарға температурасы;

Т₂ - тоңазытқаштың не жанудан шыққан өнімнің ең төменгі температурасы;

Жылу қозғалтқышының ПӘК-і деп қозғалтқыштың істеген A=Q1-Q2 жұмысының жылытқыштан алған Q1 жылу мөлшеріне қатынасын айтады.
Карно іс жүзінде жылу мөлшерін есептеу қиын болғандықтан,

қыздырғыштың Т1 температурасын жоғарылатып, тоңазытқыштың Т2 температурасын төмендету арқылы жылу машинасының ПӘК-ін арттыруға болатындығын айтты.

Идеал жылу машинасының ПӘК-і әрқашан бірден кіші η<1.

Реал жылу машиналары үшін ең қонымды тоңазытқыштар атмосфералық ауа мен 300 К шамалас температурадағы су болып табылады.

Николя́ Леона́р Сади́ Карно́ .1 июнь 1796) — 24 августа 1832)  француз физик , математик.

Атақты саясаткер,математик Лазар Карноның ұлы,бұрынғы Франция президентіМари-Франсуа Сади Карноның немере інісі. Сади Карно жақсы білім алды. В 1812 жылы Ұлы Карл лицейін үздікпен бітіріп,сол кездегі Франциядағы жақсы оқу орны политехникалық мектепке түсті. 1824 жылыКарноның «Оттың қозғаушы күші және осы күшті пайдалана алатын машиналар туралы ойлар» атты бірініші және жалғыз еңбегі жарық көрді.Оның бұл еңбегі термодинамиканың негізін қалаушы еңбек болып танылған.Карно 1832 жылы безгек ауруынан қайтыс болады. Дүние мүлкімен бірге барлық қағаздары өртелді. Оның ішінде Карноның көптеген ғылыми еңбектері де бар еді

Жылу қозғалтқыштарының ПӘК-і

 

Жылу машинасы	Жұмыс тық дене	Қыздырғыш тың температурасы Т1 ,К	Тоңазытқыш Тың температурасы Т2 ,К	ПӘК-і ηmax,%	Машина ның ПӘК-і η ,%
Поршеньдік бу машинасы	Бу	480	300	37	7-15
Бу турбинасы	Бу	850	380	55	20-25
Дизель	Отынның жану өнімі	2100	380	82	30-39
Карбюраторлық қозғалтқыш	Отынның жану өнімі	2100	380	82	18-24

3. Жылу қозғалтқыштары және қоршаған ортаны қорғау.

Дүние жүзінде қозғалтқыштардың ең көп тараған түрі: жылу қозғалтқыштары. Өндірісі дамыған елдерде атмосфераға шығаратын зиянды заттардың ең көп бөлігі транспортқа келеді. Мысалы: АҚШ-та, егер барлық ластаушылардың зиянды заттарын 100% десек, соның автотранспорт үлесіне -60%, өндіріске -16,2%, электр станцияларына -14,1%, жылытқыштарға- 5,6%, келеді және т.б.

VI. .Жаңа сабақты менгергенін тексеру,оқушылардың түсінгендерін зерттеу кезеңі. Презентация

ЖМ-ның пайдалы және зиянды жақтары жөнінде және ЖМ-ның ПӘК-ін арттыру жөніндегі мәліметтерді іздестіруді оқушылардың өздеріне тапсырылады..

Жылу қозғалтқыштарының ауыл шаруашылығындағы маңызы. Жылу қозғалтқыштарының халық шаруашылығындағы мәні өте зор. Халық шаруашылығының барлық салаларын энергиямен қамтамасыз етуді жүзеге асыруда жылу электр станциялары маңызды рол атқарады.

Электр энергиясын өндіру станциялары:

Жалпы электр энергиясын өндірудегі станциялар түрі:

Жылу электр станциясы (ЖЭС);

Су электр станциясы (СЭС);

Атом электр станциясы (АЭС);

Жылу электр станциялары – энергия көзін органикалық жанармайдың химиялық энергиясынан алатын станциялар.

Су электр станциялары – су ағысының энергиясынан электр энергия алатын станциялар.

Атом электр станциялары – электр энергияны тізбекті ядролық реакция, көбіне уранның энергиясынан алатын станциялар АЭС-тегі энергияны алу.

Екібастұз

Энергожүйе дегеніміз – жоғарғы кернеулі электрді беретін желілерге біріккен станциялар тобы, яғни электр энергияны тасымалдауға қатысатын желілердің жиынтығы. Оларда генератор роторларын айналдыру үшін бу және газ турбиналары кеңінен қолданылады. Бу турбиналарын жоғарғы температурадағы буды алу үшін атом ядроларының энергиясын пайдаланатын атомдық электр станцияларына да орнатады.

Ауыл шаруашылығын дамытуда іштен жанатын қозғалтқыштарды пайдаланатын трактордың, астық себетін және жинайтын машиналардың жаңа модельдерін енгізу шешуші рол атқарады.

Сондықтан дизельдік жүк автокөліктері мен автопойыздарды жоғары сыйымдылықты және жабдықталған дизельді автобустарды, жүкті автоматты түрде өзі тусіретін үлкен жүк машиналарын шығаруға ерекше көңіл бөлінуде.

Сығылған және сұйытылған газбен жұмыс істейтін автокөлік өндірісі кеңейтілуде.Іштен жанатын қозғалтқыштар су көлігінде де кеңінен қолданылуда.

Ауа көлігін дамытудағы жылу қозғалтқыштарында реактивті тартуды пайдаланудың зор маңызы болды. Реактивті және турбобұрандалы лайнерлер дыбыс жылдамдығына жақын кейде асып түсетін тез жылдамдықпен ұша алады. Реактивті жылу қозғалтқыштарының көмегімен ғарыштық кеңістікке шығу жүзеге асырылады.

Жану өнімінің зиянды қалдықтары. Атмосфераның ластануы.

Адам баласы әртүрлі қалдықтармен биосфераны ластайды, бұл халықтың денсаулығы мен өміріне, флора мен фауна түрлерінің қысқаруына, қоршаған ортадағы тепе-теңдікке қауіп-қатер тудырады. Кең үйінділерін, өнеркәсіп тастандыларын, қоқыстарды, қала шөп-шаламдарын тек қоршаған ортаны бұзатын ластағыштар деп санауға болмайды, олар құнды шикізат көздеріне жатады. Қазіргі кезеңдегі ғылым мен техниканың даму деңгейіне сәйкес әбден жетілдірілген технологияның жоқтығына байланысты, оларды өңдеп құнды өнімдер алу әзірше жолға қойылмаған, сондықтан бұларды сақтауға, жоюға, тасуға, көмуге, зиянсыз түрде айналдыруға көптеген қаражат , энергия, уақыт жұмсалып отыр. Қалдықтар шығаратын негізгі көздерге өнеркәсіп, ауыл-шаруашылығы, үй-жай шаруашылығы жатады.

Қоршаған ортаға ірі қалаларда орналасқан өндіріс орындары көп зиянын тигізіп отыр.

Жылу машиналарында отынды жағу кезінде оттектің көп мөлщері біртіндеп азайып барады.Мысалы: Тек бір ғана реактивтік лайнер 5 сағат ұшқанда 45 т оттекті пайдаланады. Сонымен бірге, атмосферадағы көмірқышқыл газы мен басқа да химиялық қосылыстарды көп мөлшерде шығарады. Олардың көбі дерлік тірі организмдерге өз кезегінде жағымсыз әсерін тигізеді.

Өндіріс кәсіпорындарының және жылу электр станцияларының оттықтарында отын ешқашан толық жанып кетпейді, сондықтан ауаны күлмен, күйемен ластайды. Күкірт пен азоттың оксидтері атмосферадағы ылғалмен қосылып, азот пен күкірт қышқылының тамшыларын түзеді, соның нәтижесінде қышқыл жаңбыр жауады. Ол қылқан жапырақты орманның жойылуына, балықтар санынң азаюына, ауа мен судың ластануына әсер етеді.

Атмосферадағы көмірқышқыл газы концентрациясының одан әрі қарай артуы – оның температурасының өсуіне, мәселен, "жылыжай эффектісіне" алып келуі мүмкін. Қуатты электр станцияларының өзенге тастаған қалдықтары ағын судың температурасын шамамен 5⁰ С-қа көтеріледі. Гидросфераға бұлайша әсер ету – өзендердегі жылу режимінің, оларды флора мен фаунаның өзгерісіне соқтырады.

Автокөлік және реактивті қозғалтқыштарының адамзатқа пайдалы және зиянды жақтары. Қоршаған ортаны таза ұстау жолдары.

Автокөліктерді электромобильдермен және қозғалтқыштары сутекпен жұмыс істейтін автокөліктермен ауыстыру мәселесі зерттелуде. Себебі: сутек жанғанда қоршаған ортаға зияны жоқ су түзіледі. Сол сияқты желдің, күн сәулесінің энергиясымен жұмыс істейтін қозғалтқыштарды пайдалану мүмкіншілігін зерттеп, ІЖҚ пайда болуы адамзаттың өмірінде басты орын алады. Ол кеңінен көлік транспортында: автокөлік, мотоцикл, жүк машинасы, темір жол, жеңіл автомобиль, комбайн және т.б. Қозғалтқыштың кішігірім бұл түрлері жоғары қуатпен ыңғайлы өлшеммен жасалған.

Дизельдік жүк автокөліктері мен авто пойыздарды жоғары сыйымдылықты және жабдықталған дизельді автобустарды, жүкті автоматтытүрде өзі түсіретін үлкен жүк машиналарын шығаруға ерекше көңіл бөлінуде. Сығылған және сұйытылған газбен жұмыс істейтін автокөлік өндірісі кеңейтілуде.

Ауа көлігін дамытудағы зор маңызы болды. Реактивті және турбобұрандалы лайнерлер дыбыс жылдамдығына жақын, кейде асып түсетін тез жылдамдықпен ұша алады.Реактивті жылу қозғалтқыштарының көмегімен ғарыштық кеңістікке шығу жүзеге асырылады.

Табиғатты қорғау деген – қазақтың байырғы өзінің ұлттық дәстүріндегі табиғатты аялау, оны сүю, жастарды табиғаттың болмысына, заңдылығына үйрете отырып, табиғат байлығын қорғауға және тиімді пайдалануға үйрету. Экологиялық білім және тәрбие берудің мақсаты да сол – жеке адамның бойында табиғатқа деген ізгілік пен ұлттық әдет-ғұрыптарды қалыптастыра отырып адам-қоғам-табиғат арасындағы толық үйлесімділікті қалыптастыру және дамыту Экологиялық білімді оқушылардың санасына, ой-өрісіне, дүниеге деген көзқарасына қоршаған табиғи ортаның өзі мен қоғам үшін қажеттілігін сезіндіре отырып қана сіңіру керек.

1. Қандай машиналар жылу машиналары деп аталады?

2. Жылу машинасының қандай түрлерін білесің?

3. Кез келген жылу қозғалтқыштарының негізгі бөліктері қандай?

4. Жылу машинасының ПӘК-і неге тең?

5. Жылу машинасының максимал ПӘК-і неге тең?

6. Біз қоршаған ортаның қандай болғанын қалаймыз?

7. Бүгінгі таңда не көріп жүрміз? (слайд)

8. Бұған кім кінәлі деп ойлайсыңдар? (жылу қозғалтқыштары, олармен жұмыс істейтін жекелеген адамдар,яғни сіздер мен біз).

Біздің болашақта алға қойған мақсатымыз мектеп ауласындағы бос жатқан жерлерді көғалдандыру.

VII. Оқушылар білімін бекіту кезеңі..

1. Жылу машинасы бір цикл ішінде 200Дж жылу шығарып, 300Дж жұмыс атқарады.Жылу машинасының пайдалы әрекет коэффициенті неге тең?

Берілгені: Q₂ = 200 Дж

А = 300 Дж

т/к: ŋ - ?

Шешуі: ŋ=Q₁ – Q₂/ Q₁ = А_пайд / Q₁ = А/А + Q₂

ŋ= 300Дж / 300Дж + 200Дж =0,6

Жауабы: ŋ = 60%

2. Қыздырғыштың температурасы 227⁰С, ал тоңазытқыштың температурасы 27⁰С болғандағы жылу машинасының пайдалы әрекет коэффициенттінің максимал мәнін табыңдар.

. Берілгені: Т₁ = 227⁰С+273 = 500К

Т₂ = 27⁰С +273=300К

т/к: ŋ - ? Шешуі: ŋ=Т₁ – Т₂/ Т₁

ŋ= 500К-300К / 500К =0,4

Жауабы: ŋ = 40%

3. Салқындатқыштың температурасы Т₂ = 290К жылу машинасы қыздырғыштың температурасын Т₁^I = 400К-нен Т₁^I= 600К-ге дейін арттырса, оның пайдалы әрекет коэффициенті неше есе өседі?

Берілгені:

Т₂ = 290К

Т₁^I = 400К

Т₁^I1= 600К

т/к:
Шешуі: ŋ=Т₁ – Т₂/ Т₁

ŋ₁ = Т₁^I – Т₂/ Т₁^I

ŋ ₂ =Т₁^I1 – Т₂/ Т₁^I1

Жауабы: = 1,88%

 

4. Жылу машинасы бір цикл ішінде 400 Дж жылу шығарып, 600 Дж жұмыс атқарады. Жылу машинасының ПӘК-і неге тең?

 

5. Жылу машинасы бір цикл ішінде 1 кДж жылу алып, 400 Дж жұмыс атқарды. Жылу машинасы қанша жылу шығарады?

 

6. Қыздырғыштың температурасы 227⁰С, тоңазытқыштың температурасы 27⁰С болатын жылу машинасының максимал ПӘК-і неге тең?

 

7.Егер тоңазытқыштың температурасы 27⁰ С болса, ПӘК-і 80% болатын идеал жылу машинасының қыздырғышының температурасы қандай болады?

Деңгейлік есептер

1- Деңгей	1. Қыздырғыштың температурасы 2270С, ал тоңазытқыштың температурасы 270С болғандағы жылу машинасының пайдалы әрекет коэффициенттінің максимал мәнін табыңдар. 2. Жылу машинасы бір цикл ішінде қыздырғыштан 100Дж. Жылу мөлшерін алып, тоңазытқышқа 60Дж. Жылу береді.Машинаның пайдалы әрекет коэффициенті неге тең?
2- Деңгей	1. Салқындатқыштың температурасы Т2 = 290К жылу машинасы қыздырғыштың температурасын Т1I = 400К-нен Т1I= 600К-ге дейін арттырса, оның пайдалы әрекет коэффициенті неше есе өседі?
3- Деңгей	1. Идеал жылу машинасы әрбір циклде қыздырғыштан Q1= 600Дж жылу алған. Қыздырғыштың температурасы Т1=420К, салқындатқыштың температурасы Т2 = 310К болса, жылу қозғалтқышының пайдалы жұмысы қанша болады? Салқындатқыштың алған жылуы ше?

VIII. Үйге тапсырма беру,оқушылар білімін бағалау.

§26 Жылу қозғалтқыштарының ПӘК-і.

Техниканың дамуындағы жылу қозғалтқыштарының ролі. Жылу машиналарын пайдаланудағы экологиялық мәселелер және қоршаған ортаны қорғау.

13-жаттығудың 3,4,5 – есептерін шығару.

Тақырып соңындағы сұрақтарға жауап беру.Тақырыпқа байланысты реферат жазу және оны қорғауға дайындалу.