ОСНОВИ ТЕРМОДИНАМІКИ *
Урок № 5
Тема. Холодильна машина. Лабораторна робота “Вивчення принципу дії холодильної машини”
Мета: вивчити принцип дії холодильника; розвивати логічне мислення, вміння аналізувати, робити висновки; розуміти значення конкретних фізичних відкриттів у повсякденному житті; виховувати вміння самостійно здобувати знання, розуміти практичну спрямованість вивченого матеріалу.
Тип уроку: урок удосконалення та контролю знань.
Я використовую свої знання
І визнаю їх важливість.
Я
І почуваюсь причетним.
Китайське прислів’я
ХІД УРОКУ
I. Актуалізація опорних знань учнів
1. Навести приклади оборотних і необоротних процесів.
2. Які процеси називаються круговими або циклічними?
3. Сформулювати другий закон термодинаміки.
4. Чи не суперечить другий закон термодинаміки роботі холодильника?
II. Вивчення нового матеріалу
Мотивація навчальної діяльності
Звичайний домашній холодильник являє собою дивний пристрій: він передає тепло від менш нагрітого тіла (холодних продуктів у камері) більш нагрітому (повітря в кімнаті). Те,
Як працює холодильна машина, ми й з’ясуємо сьогодні на уроці, виконавши лабораторну роботу.
Робота з науковим текстом
Розглянемо принцип дії так званого компресійного холодильника, прикладом якого може бути широко розповсюджений побутовий холодильник. Як робоче тіло у ньому використовують фреон. Фреоном заповнена система конденсатора і випарника. Компресор, який приводиться в дію електродвигуном, відкачує газоподібний фреон з випарника і нагнітає його в конденсатор. Підчас стискання фреон нагрівається. Охолодження його до кімнатної температури відбувається в конденсаторі, розташованому звичайно на задній стінці холодильної шафи.
Охолоджений до кімнатної температури за підвищеного тиску, створеного у конденсаторі за допомогою компресора, фреон переходить у рідкий стан. З конденсатора рідкий фреон через капілярну трубку надходить у випарник. Відкачування пари фреону з випарника за допомогою компресора підтримує в ньому знижений тиск.
У разі зниженого тиску у випарнику рідкий фреон кипить і випаровується навіть за температури, нижчої від 0 °С. Енергія на випаровування фреону відбирається від стінок випарника, викликаючи охолодження їх. Відкачана пара фреону надходить у кожух компресора, звідки знову іде в конденсатор і т. ін. по замкнутому колу.
Найнижча температура, якої можна дістати у випарнику (морозильній камері), визначається значенням тиску пари фреону, оскільки температура кипіння фреону, як і будь-якої іншої рідини, знижується зі зниженням тиску. У разі постійної швидкості надходження рідкого фреону з конденсатора у випарник через капілярну трубку тиск пари фреону у випарнику буде тим нижчий, чим довше працює компресор. Якщо немає потреби знижувати температуру у випарнику до гранично можливого значення, то компресор періодично зупиняється шляхом вимкнення електродвигуна, який приводить його в дію. Компресор вмикається автоматичним пристроєм, що підтримує у холодильній шафі задану температуру.
Отже, холодильник є також тепловою машиною, принцип дії якого грунтується на оборотності циклу теплової машини. Холодильна машина працює як тепловий насос: вона передає теплоту від холодного тіла до більш нагрітого. Це не суперечить другому закону термодинаміки, оскільки охолодження відбувається за рахунок виконання роботи.
Принцип дії холодильної машини
Щоб холодильну машину привести в дію, необхідно над робочим тілом виконати роботу.
Тоді нагрівнику передаватиметься більша кількість теплоти, ніж відбиратиметься в охолоджувача: |Q1| = |Q2| + A. Таким чином, температура охолоджувача Т2 ще більше знижуватиметься, а температура нагрівника Т1 підвищуватиметься.
Ефективність холодильної машини характеризується відношенням кількості теплоти Q2, відібраної у тіла, до виконаної при цьому роботи А: ? = Q2/A. Цей коефіцієнт може бути більшим за 1. Він залежить від різниці температур нагрівника Т1 і охолоджувача Т2. У реальних холодильників коефіцієнт? > 3.
III. Закріплення вивченого матеріалу
– Використовуючи план вивчення фізичного пристрою, з’ясувати будову та принцип дії холодильної установки.
– Дати відповіді на контрольні питання:
1. За яким принципом працює холодильна машина? У чому її відмінність від теплової машини?
2. Які гази використовують як робоче тіло холодильників?
3. Зобразити схематично принцип роботи холодильника.
4. Внаслідок чого охолоджується випарник?
5. Як визначається ефективність холодильної машини?
6. У спекотний літній день домогосподарка відкрила дверцята працюючого холодильника, щоб охолодити повітря в кімнаті. Чи змогла вона досягти бажаного результату? Чому?
IV. Підсумки уроку
“Мікрофон”. Учні продовжують речення:
На уроці я:
– дізнався…
– зрозумів…
– навчився…
V. Домашнє завдання
1. Опрацювати відповідний параграф.
2. Підготуватись до семінару за темою “Роль теплових двигунів у народному господарстві. Екологічні проблеми, пов’язані з їх використанням”.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)