محاضرة قانون حفظ الطاقة في العمليات الحرارية. شظية خشبية ، ميزان حرارة ، موازين ذات أوزان. تاريخ دراسة تحول الطاقة الميكانيكية والحرارية
قبل ذلك بقليل ، نظرنا بالفعل في بعض ظواهر تحويل الطاقة في العمليات الميكانيكية.دعونا نجدد معرفتنا. رمي جسم (حجر أو كرة) في السماء ، نعطيه طاقة الحركة ، أو بعبارة أخرى الطاقة الحركية. بعد الارتفاع إلى مستوى معين من الارتفاع ، تتباطأ حركة الجسم ، وبعد ذلك يحدث السقوط. في لحظة التوقف (عندما تتوقف حركة الجسم عند أعلى نقطة) ، يتم تحويل كل الطاقة الحركية إلى طاقة كامنة.
خلال هذه التحولات ، يظل مجموع الطاقة الحركية والجهد دون تغيير. إذا افترضنا أن الطاقة الكامنة بالقرب من سطح الأرض تساوي الصفر ، فإن مجموع الطاقة الحركية ، جنبًا إلى جنب مع الطاقة الكامنة للجسم عند أي ارتفاع مطلقًا أثناء الصعود أو الهبوط ، سيكون مساويًا لـ: ه = ه ك + ه ن
نستنتج أن المقدار الإجمالي للطاقة الكامنة والحركية للجسم يظل دون تغيير إذا كانت قوى الجاذبية والمرونة تعمل فقط ، ولا توجد قوة احتكاك. هذا ما هو عليه قانون حفظ الطاقة الميكانيكية.
عندما جربنا إسقاط كرة الرصاص على لوح ، لاحظنا كيف الطاقة الميكانيكيةتحولت إلى طاقة داخلية. وبالتالي ، يمكن أن تنتقل أنواع من الطاقة مثل الميكانيكية والداخلية من جسم إلى آخر.
استنتاج مماثل ينطبق على جميع العمليات الحرارية. أثناء نقل الحرارة ، على سبيل المثال ، يعطي الجسم الذي يتم تسخينه بقوة أكبر طاقة ، في نفس الوقت عندما يستقبلها الجسم الأقل سخونة فقط.
أثناء عملية المعالجة بواسطة محرك آلة الوقود ، الطاقة الداخليةيتم تحويل الوقود إلى طاقة ميكانيكية للحركة. عندما تنتقل الطاقة من جسم إلى آخر ، أو عندما يتحول شكل من أشكال الطاقة إلى شكل آخر ، يتم الحفاظ على الطاقة دائمًا.
أدت دراسة الظواهر المتعلقة بتحويل نوع واحد من الطاقة إلى نوع مختلف تمامًا إلى اكتشاف أحد قوانين الطبيعة الرئيسية - قانون الحفاظ على الطاقة وتحويلها.
في أي ظاهرة طبيعية ، لا يمكن أن تنشأ الطاقة أو تختفي بهذه الطريقة. إنه ينتقل ببساطة من شكل إلى آخر ، بينما يتم الحفاظ على قيمته دائمًا.
عندما قام العلماء بفحص مختلف ظاهرة طبيعيةلقد اعتمدوا دائمًا على هذا القانون. الآن ، يمكننا التوصل إلى استنتاج مهم: لا يمكن أن تنشأ الطاقة من الجسم إذا لم تتلقها من جسم آخر.فيما يلي بعض الأمثلة لفهم المادة بشكل أفضل.
تحتوي أشعة الشمس على كمية معينة من الطاقة. لمس سطح الأرض ، يطلقون الحرارة عليه ، يسخنونه. وبالتالي ، يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة داخلية للتربة والأجسام الموجودة على سطح الأرض. يبدأ الهواء الذي يتم تسخينه من سطح الأرض في التحرك - هكذا تولد الرياح. يبدأ تحويل الطاقة الداخلية ، الممنوحة بالكتل الهوائية ، إلى طاقة ميكانيكية.
تمتص أوراق النباتات بعض الطاقة الشمسية. تبدأ التفاعلات الكيميائية المعقدة (التمثيل الضوئي) في الحدوث ، ونتيجة لذلك تتشكل المركبات العضوية ، أي يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية. 
غالبًا ما يتم استخدام انتقال الطاقة داخل الذرة إلى أنواع مختلفة من الطاقة في الممارسة العملية. قانون الحفاظ على الطاقة هو الأساس العلمي لأنواع مختلفة من الحسابات في جميع مجالات العلوم والتكنولوجيا على الإطلاق. يجب أن يكون مفهوماً أن الطاقة الداخلية لا يمكن تحويلها بالكامل إلى طاقة ميكانيكية.
التاريخ به عدد هائل من المشاريع " آلة الحركة الدائبة". في بعض الحالات كانت أخطاء "المخترع" واضحة ، وفي حالات أخرى تم إخفاء هذه الأخطاء خلف التصميم المعقد للجهاز. تستمر المحاولات الفاشلة لإنشاء "آلة الحركة الدائمة" اليوم. كلهم محكوم عليهم بالفشل ، لأن قانون الحفاظ على الطاقة وتحويلها ينفي استلام العمل دون إنفاق الطاقة.
هل لديك اسئلة؟ لا تعرف كيف تقوم بواجبك؟
للحصول على مساعدة من مدرس -.
الدرس الأول مجاني!
blog.site ، مع النسخ الكامل أو الجزئي للمادة ، مطلوب ارتباط بالمصدر.
1. بالنسبة للظواهر الميكانيكية ، في ظل ظروف معينة ، يتم استيفاء قانون حفظ الطاقة الميكانيكية: يتم الحفاظ على الطاقة الميكانيكية الكلية لنظام من الأجسام إذا تفاعلت مع قوى الجاذبية أو المرونة. إذا كانت قوى الاحتكاك تعمل ، فلن يتم حفظ الطاقة الميكانيكية الكلية للأجسام ، ويتم تحويل جزء منها (أو كلها) إلى طاقتها الداخلية.
عندما تتغير حالة الجسم (النظام) ، تتغير طاقته الداخلية. يمكن تغيير حالة الجسم وبالتالي طاقته الداخلية بطريقتين: في عملية نقل الحرارة أو عن طريق أداء العمل على الجسم بواسطة قوى خارجية (العمل ، على سبيل المثال ، قوى الاحتكاك).
2. عند حل المشكلة في الفقرة السابقة ، تم الحصول على مقدار الحرارة \ (Q_1 \) المعطى ماء ساخن، تساوي كمية الحرارة \ (Q_2 \) التي تم الحصول عليها ماء بارد، على سبيل المثال: \ (Q_1 = Q_2 \).
تسمى المساواة المكتوبة معادلة توازن الحرارة . يتعلق بكمية الحرارة التي يتلقاها جسم ما وكمية الحرارة المنبعثة من جسم آخر أثناء التبادل الحراري. في هذه الحالة ، لا يمكن أن تشارك جثتان ، ولكن ثلاثة أو أكثر في التبادل الحراري. على سبيل المثال ، إذا تم إنزال الملعقة في كوب من الشاي الساخن ، فإن الكوب والشاي سيشاركان في التبادل الحراري (يمنحان الطاقة) ، والملعقة والهواء المحيط (يستقبلان الطاقة). كما ذكرنا سابقًا ، في مشاكل محددة يمكننا إهمال كمية الحرارة التي تتلقاها أو تنبعث منها بعض الأجسام أثناء التبادل الحراري.
3. تتيح معادلة توازن الحرارة تحديد كميات معينة. على وجه الخصوص ، يتم تحديد قيم السعة الحرارية النوعية للمواد من معادلة توازن الحرارة.
مهمة. حدد السعة الحرارية النوعية للألمنيوم إذا تم تحديد درجة حرارة 70 درجة مئوية في الزجاج عند خفض ملعقة ألومنيوم تزن 42 جرامًا عند درجة حرارة 20 درجة مئوية في كوب يحتوي على 92 جرامًا من الماء عند 75 درجة مئوية. يجب إهمال فقد الطاقة لتسخين الهواء ، وكذلك الطاقة المنبعثة من الزجاج.
تحليل المهمة. يشارك جسمان في التبادل الحراري: ماء ساخنوملعقة ألومنيوم. ينبعث الماء من كمية الحرارة \ (Q_1 \) ويبرد من 75 إلى 70 درجة مئوية. تستقبل ملعقة الألمنيوم كمية الحرارة \ (Q_2 \) وتسخن من 20 إلى 70 درجة مئوية. كمية الحرارة \ (Q_1 \) التي يعطيها الماء الساخن تساوي كمية الحرارة \ (Q_2 \) التي تتلقاها الملعقة.
حل المشكلات في نظرة عامة: معادلة توازن الحرارة: \ (Q_1 = Q_2 \) ؛ كمية الحرارة المنبعثة من الماء الساخن: \ (Q_1 = c_1m_1 (t_1-t) \) ؛ كمية الحرارة التي تتلقاها ملعقة الألمنيوم: \ (Q_2 = c_2m_2 (t-t_2) \). مع وضع هذا في الاعتبار ، فإن معادلة توازن الحرارة: \ (c_1m_1 (t_1-t) = c_2m_2 (t-t_2) \). من: \ (c_2 = c_1m_1 (t_1-t) / m_2 (t-t_2) \).
4. يتحقق قانون الحفاظ على الطاقة في العمليات الحرارية عندما يتم تسخين الأجسام بسبب الطاقة المنبعثة أثناء احتراق الوقود. الوقود هو الغاز الطبيعي والخشب والفحم والنفط. عندما يتم حرقه ، يحدث تفاعل أكسدة كيميائي - تتحد ذرات الكربون مع ذرات الأكسجين الموجودة في الهواء ، ويتشكل جزيء من أول أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون) CO 2. هذا يطلق الطاقة.
عندما يتم حرق أنواع مختلفة من الوقود من نفس الكتلة ، كمية مختلفةالدفء. على سبيل المثال ، من المعروف أن الغاز الطبيعي وقود موفر للطاقة أكثر من الحطب. هذا يعني أنه من أجل الحصول على نفس الكمية من الحرارة ، يجب أن تكون كتلة الحطب المراد حرقها أكبر بكثير من كتلة الغاز الطبيعي. وبالتالي ، فإن أنواع الوقود المختلفة من وجهة نظر الطاقة تتميز بكمية تسمى الحرارة النوعية لاحتراق الوقود.
الحرارة النوعية لاحتراق الوقود هي كمية مادية توضح مقدار الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل لوقود وزنه 1 كجم.
يشار إلى الحرارة النوعية لاحتراق الوقود بالحرف \ (q \) ، وحدتها 1 J / kg.
يتم تحديد قيمة الحرارة النوعية لاحتراق الوقود بشكل تجريبي. يحتوي الهيدروجين على أعلى درجات حرارة الاحتراق ، بينما يحتوي البارود على أقل درجة حرارة.
الحرارة النوعية للاحتراق ، على سبيل المثال ، للزيت هي 4.4 · 10 7 J / kg. هذا يعني أنه مع الاحتراق الكامل لـ 1 كجم من الزيت ، يتم إطلاق كمية الحرارة 4.4 10 7 J.
في الحالة العامة، إذا كانت كتلة الوقود \ (م \) ، فإن كمية الحرارة \ (س \) المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل تساوي ناتج الحرارة النوعية لاحتراق الوقود \ ( q \) وكتلته \ (م \):
5. لنفترض أن الطاقة الداخلية للجسم (U) قد تغيرت من خلال العمل عليها \ (A \) ومنحها كمية معينة من الحرارة \ (Q \). في هذه الحالة ، التغيير في الطاقة الداخلية \ (U \) يساوي مجموع العمل \ (A \) المنجز على الجسم وكمية الحرارة المنقولة إليه \ (س \) :
التعبير المكتوب هو القانون الأول للديناميكا الحرارية 1 ، وهو تعميم لقانون الحفاظ على الطاقة. تتم صياغتها على النحو التالي: التغيير في الطاقة الداخلية للنظام أثناء الانتقال من حالة إلى أخرى يساوي مجموع العمل المنجز على النظام بواسطة القوى الخارجية وكمية الحرارة المنقولة إلى النظام.
1 الديناميكا الحرارية - دراسة العمليات الحرارية.
افترض أن العمل لا يتم بواسطة قوى خارجية ، ولكن من قبل الجسم نفسه. عمله في هذه الحالة هو \ (A ^ (‘) = - A \) و \ (Q = U + A ^ (‘) \). تستخدم كمية الحرارة المنقولة إلى الجسم لتغيير طاقته الداخلية ولعمل الجسم ضد القوى الخارجية.
6. تسمى الأجهزة التي تقوم بعمل ميكانيكي بسبب الطاقة الداخلية للوقود بالمحركات الحرارية.
يتكون أي محرك حراري من سخان وثلاجة ومائع عامل (الشكل 72). يتم استخدام الغاز أو البخار كسائل عامل ، نظرًا لأنهما قابلان للانضغاط بدرجة كبيرة ، ووفقًا لنوع المحرك ، قد يكون هناك وقود (بنزين ، كيروسين) ، بخار ماء ، إلخ. يقوم السخان بنقل كمية معينة من الحرارة إلى العمل السائل \ ((Q_1) \) ، وزيادة طاقته الداخلية ، يتم تنفيذ العمل الميكانيكي \ ((A) \) بسبب هذه الطاقة الداخلية ، ثم يعطي سائل العمل كمية معينة من الحرارة إلى الثلاجة \ (( Q_2) \) ويبرد إلى درجة الحرارة الأولية. يمثل المخطط الموصوف دورة تشغيل المحرك وهو عام ؛ في المحركات الحقيقية ، يمكن للأجهزة المختلفة أن تلعب دور السخان والثلاجة. يمكن أن تكون البيئة بمثابة ثلاجة.
نظرًا لأنه في جزء المحرك من طاقة سائل العمل يتم نقله إلى الثلاجة ، فمن الواضح أنه ليس كل الطاقة التي يتلقاها من المدفأة تذهب إلى العمل. تبعا لذلك ، المعامل عمل مفيدالمحرك (الكفاءة) يساوي نسبة العمل المثالي \ ((A) \) إلى كمية الحرارة التي يتلقاها من السخان \ ((Q_1) \):
\ [الكفاءة = \ frac (A) (Q_1) 100 \٪ = \ frac (Q_1-Q_2) (Q_1) 100 \٪ \]
عادة ما يتم التعبير عن عامل الكفاءة كنسبة مئوية.
7.
هناك نوعان من محركات الاحتراق الداخلي (ICE): المكربن والديزل. في محرك المكربن \ u200b \ u200b ، يتم تحضير خليط العمل (خليط من الوقود مع الهواء) خارج المحرك في جهاز خاص ومنه يدخل المحرك. وقود في محرك ديزل
يتم تحضير الخليط في المحرك نفسه.
يتكون محرك الاحتراق الداخلي (الشكل 73) من أسطوانة (1) يتحرك فيها المكبس (5) ؛ تحتوي الأسطوانة على صمامين (2 ، 3) ، يتم من خلال أحدهما إدخال الخليط القابل للاحتراق في الأسطوانة ، ومن خلال الآخر يتم إطلاق غازات العادم من الأسطوانة. يتم توصيل المكبس بمساعدة آلية الكرنك (6 ، 7) بالعمود المرفقي ، والذي يدخل في الدوران عندما التحرك إلى الأماممكبس. الاسطوانة مغلقة بغطاء (4).
تتضمن دورة محرك الاحتراق الداخلي أربع دورات: سحب ، ضغط ، شوط كهربائي ، عادم. أثناء السحب ، يتحرك المكبس لأسفل ، ويقل الضغط في الأسطوانة ، ويدخله خليط قابل للاشتعال (في محرك المكربن) أو الهواء (في محرك الديزل) عبر الصمام. الصمام مغلق في هذا الوقت (الشكل 73 أ). في نهاية مدخل الخليط القابل للاحتراق ، يغلق الصمام.
أثناء الضربة الثانية ، يتحرك المكبس لأعلى ، وتغلق الصمامات ، ويتم ضغط خليط العمل أو الهواء (الشكل 73 ب). في الوقت نفسه ، ترتفع درجة حرارة الغاز: يسخن الخليط القابل للاحتراق في محرك المكربن حتى 300-350 درجة مئوية ، والهواء في محرك الديزل - ما يصل إلى 500-600 درجة مئوية. في نهاية شوط الانضغاط ، يقفز شرارة في محرك المكربن ، ويشتعل الخليط القابل للاحتراق. في محرك الديزل ، يُحقن الوقود في الأسطوانة ويشتعل الخليط الناتج تلقائيًا.
عندما يتم حرق خليط قابل للاحتراق ، يتمدد الغاز ويدفع المكبس والعمود المرفقي المتصل به ، ويقوم بعمل ميكانيكي (الشكل 73 ج). هذا يتسبب في تبريد الغاز.
عندما يأتي المكبس نقطة القاعسوف ينخفض الضغط. عندما يتحرك المكبس لأعلى ، يفتح الصمام ويتم إطلاق غاز العادم (الشكل 73 د). في نهاية هذه الدورة ، يتم إغلاق الصمام.
8. التوربينات البخارية عبارة عن قرص مركب على عمود مثبت عليه الشفرات. يدخل البخار إلى الشفرات. يتم توجيه البخار المسخن إلى 600 درجة مئوية إلى الفوهة ويتمدد فيها ، وعندما يتمدد البخار ، تتحول طاقته الداخلية إلى طاقة حركية للحركة الموجهة لنفث البخار. تدخل نفاثة من البخار إلى ريش التوربين من الفوهة وتنقل جزءًا من طاقتها الحركية إليها ، مما يتسبب في دوران التوربين. تحتوي التوربينات عادةً على عدة أقراص ، يتلقى كل منها جزءًا من الطاقة البخارية. ينتقل دوران القرص إلى العمود الذي يتصل به مولد التيار الكهربائي.
الجزء الأول
لتحديد الحرارة النوعية لاحتراق الوقود ، من الضروري معرفة ذلك
1) الطاقة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل للوقود وحجمه ودرجة حرارته الأولية
2) الطاقة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل للوقود وكتلته
3) الطاقة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل للوقود وكثافتها
4) السعة الحرارية النوعية للمادة ، وكتلتها ، ودرجات الحرارة الأولية والنهائية
2. يُسكب 1 كجم من الماء في وعاء عند درجة حرارة 90 درجة مئوية. ما هي كتلة الماء المأخوذة عند 30 درجة مئوية ، والتي يجب سكبها في وعاء من أجل تحديد درجة حرارة الماء فيه بمقدار 50 درجة مئوية؟ إهمال فقد الطاقة لتسخين الوعاء والهواء المحيط.
1) 1 كغم
2) 1.8 كجم
3) 2 كجم
4) 3 كغم
3. في الماء المأخوذ عند درجة حرارة 20 درجة مئوية ، تمت إضافة لتر واحد من الماء عند درجة حرارة 100 درجة مئوية. تم العثور على درجة حرارة الخليط لتكون 40 درجة مئوية. ما هي الكتلة ماء بارد؟ إهمال التبادل الحراري مع البيئة.
1) 1 كغم
2) 2 كجم
3) 3 كجم
4) 4 كغم
4. يتم ضغط الهواء بسرعة في أنبوب سميك الجدران. في نفس الوقت ، الطاقة الداخلية للهواء
1) لا يتغير
2) يزيد
3) النقصان
4) الزيادات الأولى ، ثم لا تتغير
5. استقبل الغاز كمية حرارة 300 جول وعمل 100 ج.الطاقة الداخلية للغاز في هذه الحالة
1) بمقدار 400 جول
2) بمقدار 200 جول
3) انخفض بمقدار 400 جول
4) انخفض بمقدار 200 جول
6. في محرك الاحتراق الداخلي
1) يتم تحويل الطاقة الداخلية لسائل العمل إلى طاقة ميكانيكية
2) يتحرك المكبس بسبب كمية الحرارة المنقولة إليه
3) يتم تحويل الطاقة الميكانيكية للمكبس إلى الطاقة الداخلية لسائل العمل
4) يتم تنفيذ العمل الميكانيكي بسبب طاقة مائع العمل وكمية الحرارة المنقولة إلى المكبس
7. يجعل محرك الاحتراق الداخلي عمل مفيدفي
1) ضغط سائل العمل
2) إطلاق غاز العادم من الاسطوانة
3) مدخل سائل العمل في الاسطوانة
4) تمدد سائل العمل في الاسطوانة
8. سائل العمل في محرك الاحتراق الداخلي للسيارة هو
1) الهواء
2) البنزين
3) خليط قابل للاحتراق يتكون من أبخرة الهواء والبنزين
4) الكيروسين
9. يستقبل المحرك الحراري كمية من الحرارة من السخان لدورة 200 J وتنقل كمية الحرارة إلى الثلاجة 80 J. ما هي كفاءة المحرك؟
1) 29%
2) 40%
3) 43%
4) 60%
10. يستقبل المحرك مقدار حرارة 100 جول من السخان ويقوم بعمل مفيد بمقدار 200 ج. ما هي كفاءة مثل هذا المحرك؟
1) 200%
2) 50%
3) 20%
4) مثل هذا المحرك مستحيل
11. الربط بين كميات فيزيائيةووحداتهم في SI. لكل موضع من العمود الأيسر ، حدد الموضع المقابل للعمود الأيسر واكتب الأرقام المحددة أسفل الأحرف المقابلة
الكمية المادية
أ) كمية الحرارة
ب) السعة الحرارية النوعية
ب) حرارة الاحتراق النوعية
وحدة القيمة
1) ي / كغ
2) ي
3) J / كجم درجة مئوية
12. إنشاء المراسلات بين الكميات المادية و الخاصة بهم التغييرات الممكنة، تحليل الوضع التالي: "عند الضغط المستمر ، يتمدد غاز من بعض الكتلة بسرعة. كيف تتغير درجة حرارة الغاز وتركيزه والطاقة الداخلية في هذه الحالة؟ يمكن تكرار الأرقام في الإجابة. لكل موضع في العمود الأيسر ، حدد الموضع المقابل في العمود الأيسر واكتب الأرقام المحددة تحت الأحرف المقابلة.
الكمية المادية
أ) درجة حرارة الغاز
ب) التركيز
ب) الطاقة الداخلية
وحدة القيمة
1) لا يتغير
2) يزيد
3) النقصان
13. يسقط جزء الصدمة لمطرقة كتلتها 10 أطنان بحرية على جزء فولاذي كتلته 200 كجم. من أي ارتفاع يسقط جزء الصدمة من المطرقة إذا تم تسخين الجزء بمقدار 20 درجة مئوية بعد 32 ضربة؟ يستهلك التسخين 25٪ من طاقة المطرقة.
الإجابات
- أنواع الوقود
- تدفئة وتدفئة
- طهي الطعام
- قانون نقل الحرارة وقانون حفظ الطاقة
- الطاقة والدفء في الحياة البرية
- الآليات والمحركات الحرارية
درس أسلوب المشروع
- استهداف:
- لتنظيم وتعميم المعرفة المكتسبة سابقًا حول الموضوع ؛
- إعطاء فكرة عن نشاط المشروع ؛
- لإثارة اهتمام الطلاب بالأنشطة البحثية ؛
- طور التفكير المنطقيوالقدرة على التعميم.
- تعلم كيفية تطبيق المعرفة المكتسبة في الممارسة وفي الحياة اليومية.
مشروع 1
"الوقود"
الاحتراق هو تفاعل طارد للحرارة يطلق حرارة. أنواع الوقود إلى 3 مجموعات: صلب ، سائل ، غازي . اتضح أنه من العديد من أنواع الوقود الصلب ، أكبر عددتنبعث الحرارة من فحم تشيليابينسك البني ، 14300 كيلو جول لكل 1 كجم من الوقود ووقود الصواريخ المعدني:
المغنيسيوم 24 830 كيلو جول
الألومنيوم 31 000 كيلو جول
البريليوم 66 600 كيلو جول
من أنواع السوائل: سيضيء الكيروسين 43100 كيلوجول لكل 1 كيلوجرام من الوقود السائل ووقود الديزل - 42700 كيلوجول.
يتميز الوقود الغازي بإطلاق كمية كبيرة من الطاقة لكل 1 كجم من الوقود القابل للاحتراق. لكن أكثر عدد كبير منيتم إطلاق الطاقة أثناء احتراق الهيدروجين - 119 700 كيلو جول.
مشروع رقم 2
"التدفئة والتدفئة"
1. ما هي الطريقة المعتادة لتدفئة المباني السكنية والصناعية؟
2. كيف يمكنك التحقيق في الحمل الحراري في الأماكن المغلقة؟
3. ما هي الطرق الأخرى الموجودة لانتقال الحرارة؟
مشروع رقم 3 "طهي الطعام"
كيف تطبخ البطاطس بشكل أسرع؟
لجعل البطاطس تنضج بشكل أسرع ، تحتاج إلى رمي قطعة في المقلاة مع البطاطس والماء قبل الطهي. زبدة. عند تسخينها ، تذوب وتغطي سطح الماء بغشاء رقيق. سيمنع هذا الفيلم الواقي الماء من التبخر. ودائما ما تكون عملية التبخر مصحوبة بانخفاض في درجة حرارة السائل وكميته. نواجه الحالة التالية: تم غلي نصف السائل بعيدًا ، لكن البطاطس لم تنضج بعد ، يجب أن نضيف الماء ونطهو أكثر ، وهذا يستغرق وقتًا إضافيًا.
مشروع رقم 4 "انتقال الحرارة وقانون حفظ الطاقة
1. قدم تجارب مع معدات مدرسية بسيطة للعرض التوضيحي أنواع مختلفةنقل الحرارة وشرحها بشكل تخطيطي.
2 . عندما تتغير درجة الحرارة ، يمكن للجسم أن يغيرها الخصائص الميكانيكية: الطول ، الحجم ، الكثافة ، المرونة ، الهشاشة. أعط أمثلة.
المشروع رقم 5 "الطاقة والدفء في الحياة البرية"
- بعض الكائنات الحية ، وخاصة في مرحلة الراحة ، قادرة على الوجود للغاية درجات الحرارة المنخفضة. على سبيل المثال ، يمكن أن تتحمل أبواغ الكائنات الحية الدقيقة التبريد حتى - 200 درجة مئوية ، وهناك كائنات لا تحتوي على درجة حرارة ثابتة: الضفادع والأسماك والتماسيح والثعابين وذئاب ودببة. تعتمد درجة حرارة الجسم على درجة الحرارة بيئة. هناك العديد من الأجهزة للتعامل مع التبريد أو السخونة الزائدة.
مشروع رقم 6 "الآليات والمحركات الحرارية"
في حياتنا ، نلتقي باستمرار بمجموعة متنوعة من المحركات. يرتبط تشغيل المحركات الحرارية بالاستهلاك أنواع مختلفةطاقة. كان لتصميم المحركات البخارية الأولى الأجزاء الرئيسية لجميع المحركات الحرارية اللاحقة: سخان يتم فيه إطلاق طاقة الوقود ، وبخار الماء كسائل عامل ومكبس بأسطوانة تحول طاقة البخار إلى عمل ميكانيكي ، وكذلك المبرد الضروري لتقليل درجة حرارة وضغط البخار.
الشريحة 2
الغرض من الدرس:
منهجة وتعميم المعرفة المكتسبة سابقًا حول هذا الموضوع. أهداف الدرس: لإثارة اهتمام الطلاب بالأنشطة البحثية ؛ - تنمية مهارات التفكير المنطقي والتعميم. - تعلم مقارنة وتغيير المعرفة المكتسبة في الممارسة وفي الحياة اليومية ؛ - تنمية روح الجماعية ، والمساعدة المتبادلة ، والقدرة على العمل في مجموعات.
الشريحة 3
"يمكن للأرض الروسية أن تلد أفلاطون الخاص بها ونيوتن سريع البديهة" إم. لومونوسوف.
الشريحة 4
لنبدأ قصة الدفء ، دعونا نتذكر كل شيء ، ولخص الآن
تعمل الطاقة ليغلي. حتى نلاحظ الكسل بالتبخر لن نحضر العقول إلى الذوبان ، نحن ندربهم على الإنهاك. في التدريس نتحلى بالاجتهاد ، ورؤية الأفكار العلمية بالرائحة! سنتغلب على أي مهمة ، وسنكون دائمًا قادرين على مساعدة صديق. ندرس تاريخ العلم ونكرم لومونوسوف عظيما ونظهر أنفسنا في العمل كمحرك ذو كفاءة عالية! ولكن ما مدى صعوبة الحياة مع تلك السيدة التي تسمى الدفء!
الشريحة 5
ما يسمى بالطاقة الداخلية؟ كيف يمكن تغيير الطاقة الداخلية؟ يرتبط انتقال الحرارة ارتباطًا مباشرًا بمفهوم مثل كمية الحرارة. ما هي كمية الحرارة؟
الشريحة 6
ممارسه الرياضه:
دعنا نميز العمليات الحرارية التي درسناها ، أي بالصيغ. ستحصل الآن على أوراق تحتوي على مهام في شكل جداول يجب عليك ملؤها. وقت العمل 3 دقائق. بعد ذلك ، ستقوم بفحص متبادل وسيقدر الجميع عمل الشخص الجالس بجانبك.
شريحة 7
هل كنت تعلم،
أن الفيزيائي والتر نيرنست كان مولعا بتربية الكارب؟ ذات يوم قال أحدهم بتمعن: "خيار غريب. بل إن تربية الدجاج أكثر إثارة للاهتمام ". أجاب العالم بهدوء: "أنا أقوم بتربية الحيوانات في حالة توازن حراري مع البيئة. إن تربية الحيوانات ذوات الدم الحار تعني تدفئة العالم بأموالك ". هل ملاحظة العالم صحيحة؟ سوف تجيب قوانين الديناميكا الحرارية على هذا السؤال وغيره.
شريحة 8
بليتز - استطلاع:
ما هي الديناميكا الحرارية؟ دعونا نصيغ المبادئ التي تسمى قوانين الديناميكا الحرارية. هل من الممكن إنشاء آلة دائمة الحركة؟ حسنًا ، نظرًا لأنه من المستحيل إنشاء محرك أبدي ، فما هي المحركات الحرارية الواقعية؟ ما هي الأجزاء الرئيسية لأي محرك حراري؟ قم بتسمية الأنواع الرئيسية للمحركات الحرارية.
شريحة 9
الرجل مسرف جدا
يستخدم طاقة الوقود التي تمنحنا إياها الطبيعة. نحن ، مثل الأطفال الذين لا يشكرون الجميل ، نهدر الميراث الذي تراكم شيئًا فشيئًا على مدى ملايين السنين. الطبيعة أكثر حكمة. كيف قررت مشكلة الطاقة؟ سوف تجيب على هذا السؤال في مشاريعك.
شريحة 10
المشروع رقم 1 "أنواع الوقود"
1. تأمل في مصادر الحرارة التي تحيط بنا. نحن نعتبر موقد الغاز والنار واحتراق البنزين وزيت الوقود وفحم الكوك في غرف الغلايات مصادر للحرارة. الاحتراق هو تفاعل طارد للحرارة يطلق حرارة. محطات الطاقة الكهرومائية ومحطات الطاقة الحرارية هي أيضًا مصادر للحرارة ، حيث أنها توفر ما يصل إلى 70٪ من إجمالي الكهرباء ، وهي مواقد كهربائية ومدافئ كهربائية وسخانات كهربائية أخرى.
الشريحة 11
2. تحليل أنواع الوقود ،
بعد تحليل احتراق الوقود الجاف ، الشموع ، زيت نباتي، احتراق الأثير وباستخدام الجدول رقم 1 ، قسّم أنواع الوقود إلى 3 مجموعات: صلب ، سائل ، غازي. اتضح أنه من بين العديد من أنواع الوقود الصلب ، تنبعث أكبر كمية من الحرارة من الفحم البني في تشيليابينسك ، 14300 كيلو جول لكل 1 كجم من الوقود ، ووقود الصواريخ المعدني: المغنيسيوم 24830 كيلو جول الألومنيوم 31000 كيلو جول بيريليوم 66600 كيلو جول. من الأنواع السائلة: سوف يضيء الكيروسين 43100 كيلو جول لكل 1 كجم من الوقود السائل ووقود الديزل - 42700 كيلو جول. يتميز الوقود الغازي بإطلاق كمية كبيرة من الطاقة لكل 1 كجم من الوقود القابل للاحتراق. ولكن يتم إطلاق أكبر كمية من الطاقة أثناء احتراق الهيدروجين - 119700 كيلو جول.
الشريحة 12
20 شعلة خشبية ، ميزان حرارة ، موازين مع أوزان.
استخدمها لخلق مشكلة تشير إلى الاحتراق. ما مقدار ارتفاع درجة حرارة الهواء في كهف كبير بحجم 10 م في 15 م في 5 م إذا تم حرق 20 شعلة خشبية تزن 800 جم هناك؟ درجة الحرارة الأوليةالهواء حوالي 14؟
الشريحة 13
مشروع رقم 2 "تدفئة وتدفئة"
1. ما هي الطريقة المعتادة لتدفئة المباني السكنية والصناعية؟ كيف يمكنك التحقيق في الحمل الحراري الداخلي؟ ما هي الطرق الأخرى الموجودة لانتقال الحرارة؟
شريحة 14
2. أثبت بالأدوات ،
أن تسخين سائل واقف على النار يحدث بطريقة الحمل الحراري. يتم تسخين قارورة بالماء على مصباح روح ، في الجزء السفلي توجد بلورات منجنيز مثبتة بقطعة من البلاستيسين. 3. اختلق مشكلة من شأنها أن تأخذ بعين الاعتبار تسخين بعض الأشياء بطرق نقل الحرارة المعروفة لديك. 1 في خبرة سابقةحرق 10 غرامات من الكحول. 30٪ من الحرارة المستقبلة تنفق على التسخين. بكم ارتفعت درجة حرارة لتر واحد من الماء؟ 2. درجة حرارة الماء في غلاية التدفئة 90 درجة مئوية. درجة حرارة الماء الأولية هي 10 درجة مئوية. تستوعب الغلاية 5 م 3 من الماء. ما مقدار زيت الوقود الذي يتم إنفاقه على التدفئة والحفاظ على درجة حرارة مثل هذا المرجل ، إذا كانت الفاقد 15٪؟ افترض أن التسخين يحدث مرة واحدة.
الشريحة 15
المشروع رقم 3 "الطهي"
1 ما الطرق الحراريةالطبخ تعرف؟ في كل حالة ، حدد مصدر الطاقة الحرارية وطريقة انتقال الحرارة إلى المنتجات. في الدخان ، على النار ، على البخار ، في الفرن ، على النار. 2. يتم طهي معظم طعامنا في الماء المغلي. كيف تطبخ البطاطس بشكل أسرع؟ لجعل البطاطس تنضج بشكل أسرع ، تحتاج إلى رمي قطعة من الزبدة في قدر مع البطاطس والماء قبل الطهي. عند تسخينها ، تذوب وتغطي سطح الماء بغشاء رقيق. سيمنع هذا الفيلم الواقي الماء من التبخر. ودائما ما تكون عملية التبخر مصحوبة بانخفاض في درجة حرارة السائل وكميته.
الشريحة 16
3. اقترح
أو ابحث في الأدبيات عن بعض التحسينات في الطهي. يمكن صنع موقد الموقد الكهربائي من عناصر تسخين على شكل حلقات. فقط تلك الحلقات ، التي يتوافق حجمها مع قاع المقلاة ، سيتم تضمينها في الدائرة الكهربائية. 4. تعال إلى مشكلة تذكر عملية الطهي. كم عدد حطب خشب البتولا الذي يحتاج السياح لجمعه من أجل حريق لغلي دلو من مياه الينابيع؟ درجة حرارة الماء في الربيع 9 درجات مئوية. افترض أنه لا يوجد فقد للحرارة.
شريحة 17
المشروع رقم 4 "نقل الحرارة وقانون الحفاظ على الطاقة"
1. اقترح تجارب على معدات مدرسية بسيطة لتوضيح أنواع مختلفة من انتقال الحرارة وشرحها بشكل تخطيطي. غلي الماء في صندوق ورقي، تسخين مقياس الحرارة على مسافة من مصدر الحرارة (المصباح ، البلاط ، تقشير الأزرار من اللهب الساخن للقضيب).
شريحة 18
2. عندما تتغير درجة الحرارة ، يمكن للجسم أن يغير خواصه الميكانيكية: الطول والحجم والكثافة والمرونة والهشاشة. أعط أمثلة. التجارب: تسخين عملة معدنية عن طريق الاحتكاك ، وإبرة معدنية في اللهب (أحد طرفي الإبرة على النار أو يلامسها) ، وتسخين الهواء في دورق بسائل (يتحرك عمود من السائل في الأنبوب). 3. كيف تحدد درجة حرارة جسم مسخن باللهب ، إذا كان لديك أيضًا مقياس حرارة بماء بارد ، أو مقياس حرارة ، أو موازين مع أوزان ، أو طاولات؟
شريحة 19
المشروع رقم 5 "الطاقة والدفء في الحياة البرية"
1. القانون الرئيسي الذي تلتزم به جميع العمليات الحرارية هو قانون الحفاظ على الطاقة. جميع الكائنات الحية تنفق الكثير من الطاقة في عملية الحياة (الحركة ، الطعام ، الصيد). من أين يأتون بالطاقة؟
شريحة 20
يتم النظر فيها
التفاعلات الكيميائية داخل الخلية. تسمى السلسلة الكاملة من هذه التفاعلات التنفس الداخلي (نسيج ، خلوي). وهي مقسمة إلى الهوائية واللاهوائية. يرتبط الأول بتحلل بعض المواد بمشاركة الأكسجين ويحدث مع إطلاق كبير للطاقة ، والثاني - بتحويل الجلوكوز الخالي من الأكسجين. يسمى تنفس الكائنات الحية أحيانًا بالحرق البطيء.
الشريحة 21
المشروع رقم 6 "الآليات والمحركات الحرارية"
1. أعط أمثلة على الآليات التي تستخدم الطاقة الحرارية في عملهم. حدد في كل حالة مصدر الطاقة وطريقة تحولها. في حياتنا ، نلتقي باستمرار بمجموعة متنوعة من المحركات. إنهم يدفعون السيارات والطائرات والجرارات والسفن والسكك الحديدية والصواريخ. يرتبط تشغيل المحركات الحرارية باستهلاك أنواع مختلفة من الطاقة. كان لتصميم المحركات البخارية الأولى الأجزاء الرئيسية لجميع المحركات الحرارية اللاحقة: سخان يتم فيه إطلاق طاقة الوقود ، وبخار الماء كسائل عامل ومكبس بأسطوانة تحول طاقة البخار إلى عمل ميكانيكي ، وكذلك المبرد الضروري لتقليل درجة حرارة وضغط البخار.
الشريحة 22
2. وصف أبسط هيكل لمحرك بخاري.
تم إنشاء أبسط هيكل لمحرك بخاري من قبل مالك الحزين السكندري في القرن الثاني قبل الميلاد. قبل الميلاد. وهي عبارة عن منصة توضع عليها إناء بمقابض مملوءة بالماء. الجهاز ، الذي كان يوضع في الماء ، يشبه القارورة. تم وضع الأنابيب على أربعة جوانب. عندما كان الحطب يحترق ، كان الماء يغلي ويتدفق البخار من الأنبوب العلوي. كان أقدم محرك بخاري.
الشريحة 23
3. تظهر بالتجربة
باستخدام معدات المختبر المدرسي ، كيف يمكن العمل بتحويل الطاقة الحرارية. يوضع الماء في أنبوب اختبار يغلي ويتلقى كمية الحرارة الناتجة عن احتراق الكحول. ويخرج البخار الفلين من أنبوب الاختبار. هذه هي الطريقة التي يتم بها العمل بعد تحويل الطاقة. 4. اقتراح مشكلة تستخدم في تشغيل أي جهاز حراري.
الشريحة 24
أخبرنا عن أي جهاز ، جهاز يعمل بسبب الطاقة الحرارية للبيئة.
لا أحد من مصادر الطاقة المعروفة اليوم قادر على تلبية الاحتياجات المتزايدة للإنسان في المستقبل. لهذا ، يجب إيلاء المزيد من الاهتمام مصادر بديلةأو مصادر تعمل على طاقة البيئة. هناك بالفعل ، على سبيل المثال ، "بطاريات شمسية" تتحول طاقة شمسيةفي كهرباءباستخدام الخلايا الضوئية. تم إنشاء العديد من المشاريع لاستخدام قوة المد والجزر وقوة الرياح وقوة السخانات. كما توجد مشروعات لاستخدام فرق درجات الحرارة بين الطبقات السطحية للمياه في البحار الاستوائية ودرجة حرارة الماء على أعماق كبيرة.
شريحة 25
أتمنى لك النجاح في جميع مساعيك. حظا سعيدا وشكرا لكم جميعا على الدرس.
غولوبيفا إي. مسلية بالعلوم الطبيعية. كتاب ممل. - سانت بطرسبرغ: "Triton" ، 2007. Kovaleva S.Ya. قانون الحفاظ على الطاقة في العمليات الحرارية // الجريدة الأسبوعية لدار النشر "الأول من سبتمبر" العدد 33 ، 1-7 سبتمبر 2012. Lanina. و انا. مائة لعبة فيزياء. - م.: "التنوير" 2005. بيرلمان يا. فيزياء مسلية. - م .: ، "Nauka" ، 2001. Uvitskaya E.S. إستعمال المواد البيولوجيةفي دروس الفيزياء. // الجريدة الأسبوعية لدار النشر "أول سبتمبر" العدد 31 ، 16-22 أغسطس 2012.
اعرض كل الشرائح