Arskama.ru

Автомобильный журнал
8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что может служить примером теплового двигателя

Задачи на КПД теплового двигателя: примеры решений

У нас уже была внутренняя энергия и первое начало термодинамики, а сегодня разберемся с задачами на КПД теплового двигателя. Что поделать: праздники праздниками, но сессию ведь никто не отменял.

Присоединяйтесь к нам в телеграме и получайте полезную рассылку каждый день. А приступая к практике, не забывайте держать под рукой памятку по задачам и полезные формулы.

Задачи по физике на КПД теплового двигателя

Задача на вычисление КПД теплового двигателя №1

Условие

Вода массой 175 г подогревается на спиртовке. Пока вода нагрелась от t1=15 до t2=75 градусов Цельсия, масса спиртовки уменьшилась с 163 до 157 г Вычислите КПД установки.

Решение

Коэффициент полезного действия можно вычислить как отношение полезной работы и полного количества теплоты, выделенного спиртовкой:

Полезная работа в данном случае – это эквивалент количества теплоты, которое пошло исключительно на нагрев. Его можно вычислить по известной формуле:

Полное количество теплоты вычисляем, зная массу сгоревшего спирта и его удельную теплоту сгорания.

Подставляем значения и вычисляем:

Ответ: 27%

Задача на вычисление КПД теплового двигателя №2

Условие

Старый двигатель совершил работу 220,8 МДж, при этом израсходовав 16 килограмм бензина. Вычислите КПД двигателя.

Решение

Найдем общее количество теплоты, которое произвел двигатель:

Теперь можно рассчитать КПД:

Или, умножая на 100, получаем значение КПД в процентах:

Ответ: 30%.

Задача на вычисление КПД теплового двигателя №3

Условие

Тепловая машина работает по циклу Карно, при этом 80% теплоты, полученной от нагревателя, передается холодильнику. За один цикл рабочее тело получает от нагревателя 6,3 Дж теплоты. Найдите работу и КПД цикла.

Решение

КПД идеальной тепловой машины:

Вычислим сначала работу, а затем КПД:

Ответ: 20%; 1,26 Дж.

Задача на вычисление КПД теплового двигателя №4

Условие

На диаграмме изображен цикл дизельного двигателя, состоящий из адиабат 1–2 и 3–4, изобары 2–3 и изохоры 4–1. Температуры газа в точках 1, 2, 3, 4 равны T1 , T2 , T3 , T4 соответственно. Найдите КПД цикла.

Решение

Проанализируем цикл, а КПД будем вычислять через подведенное и отведенное количество теплоты. На адиабатах тепло не подводится и не отводится. На изобаре 2 – 3 тепло подводится, объем растет и, соответственно, растет температура. На изохоре 4 – 1 тепло отводится, а давление и температура падают.

Ответ: См. выше.

Задача на вычисление КПД теплового двигателя №5

Условие

Тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 2,94 кДж и отдаёт за один цикл охладителю количество теплоты Q2 = 13,4 кДж. Найдите КПД цикла.

Решение

Запишем формулу для КПД:

Ответ: 18%

Вопросы на тему тепловые двигатели

Вопрос 1. Что такое тепловой двигатель?

Ответ. Тепловой двигатель – это машина, которая совершает работу за счет энергии, поступающей к ней в процессе теплопередачи. Основные части теплового двигателя: нагреватель, холодильник и рабочее тело.

Вопрос 2. Приведите примеры тепловых двигателей.

Ответ. Первыми тепловыми двигателями, получившими широкое распространение, были паровые машины. Примерами современного теплового двигателя могут служить:

  • ракетный двигатель;
  • авиационный двигатель;
  • газовая турбина.

Вопрос 3. Может ли КПД двигателя быть равен единице?

Ответ. Нет. КПД всегда меньше единицы (или меньше 100%). Существование двигателя с КПД равным единице противоречит первому началу термодинамики.

КПД реальных двигателей редко превышает 30%.

Вопрос 4. Что такое КПД?

Ответ. КПД (коэффициент полезного действия) – отношение работы, которую совершает двигатель, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

Вопрос 5. Что такое удельная теплота сгорания топлива?

Ответ. Удельная теплота сгорания q – физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты выделяется при сгорании топлива массой 1 кг. При решении задач КПД можно определять по мощности двигателя N и сжигаемому за единицу времени количеству топлива.

Задачи и вопросы на цикл Карно

Затрагивая тему тепловых двигателей, невозможно оставить в стороне цикл Карно – пожалуй, самый знаменитый цикл работы тепловой машины в физике. Приведем дополнительно несколько задач и вопросов на цикл Карно с решением.

Цикл (или процесс) Карно – это идеальный круговой цикл, состоящий из двух адиабат и двух изотерм. Назван так в честь французского инженера Сади Карно, который описал данный цикл в своем научном труде «О движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» (1894).

Задача на цикл Карно №1

Условие

Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 73,5 кДж. Температура нагревателя t1 =100° С, температура холодильника t2 = 0° С. Найти КПД цикла, количество теплоты, получаемое машиной за один цикл от нагревателя, и количество теплоты, отдаваемое за один цикл холодильнику.

Решение

Рассчитаем КПД цикла:

С другой стороны, чтобы найти количество теплоты, получаемое машиной, используем соотношение:

Количество теплоты, отданное холодильнику, будет равно разности общего количества теплоты и полезной работы:

Ответ: 0,36; 204,1 кДж; 130,6 кДж.

Задача на цикл Карно №2

Условие

Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А=2,94 кДж и отдает за один цикл холодильнику количество теплоты Q2=13,4 кДж. Найти КПД цикла.

Решение

Формула для КПД цикла Карно:

Здесь A – совершенная работа, а Q1 – количество теплоты, которое понадобилось, чтобы ее совершить. Количество теплоты, которое идеальная машина отдает холодильнику, равно разности двух этих величин. Зная это, найдем:

Ответ: 17%.

Задача на цикл Карно №3

Условие

Изобразите цикл Карно на диаграмме и опишите его

Решение

Цикл Карно на диаграмме PV выглядит следующим образом:

  • 1-2. Изотермическое расширение, рабочее тело получает от нагревателя количество теплоты q1;
  • 2-3. Адиабатическое расширение, тепло не подводится;
  • 3-4. Изотермическое сжатие, в ходе которого тепло передается холодильнику;
  • 4-1. Адиабатическое сжатие.

Ответ: см. выше.

Вопрос на цикл Карно №1

Сформулируйте первую теорему Карно

Ответ. Первая теорема Карно гласит: КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, зависит только от температур нагревателя и холодильника, но не зависит ни от устройства машины, ни от вида или свойств её рабочего тела.

Вопрос на цикл Карно №2

Может ли коэффициент полезного действия в цикле Карно быть равным 100%?

Ответ. Нет. КПД цикла карно будет равен 100% только в случае, если температура холодильника будет равна абсолютному нулю, а это невозможно.

Если у вас остались вопросы по теме тепловых двигателей и цикла Карно, вы можете смело задавать их в комментариях. А если нужна помощь в решении задач или других примеров и заданий, обращайтесь в профессиональный студенческий сервис.

  • Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
  • Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
  • Курсовая работа 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
  • Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Современные проблемы нелинейной акустики

Создание новых нелинейных математических моделей

Я разделяю (условно, для себя) деятельность теоретиков на 3 уровня. Первый (высший для физика) уровень — это создание новых математических моделей на основе данных эксперимента. Второй уровень — это нахождение точных или приближенных аналитических решений уравнений, которые вывел кто-то другой. Третий уровень — численное интегрирование. Разумеется, на каждом из этих уровней можно добиться больших успехов и стать выдающимся специалистом. Однако решать нас учат гораздо лучше, чем конструировать новые модели.

Яркий пример «математического моделирования» в том смысле, как его понимаю я — это создание теории сверхтекучести Л.Д.Ландау. Как известно, академик П.Л.Капица обнаружил (и получил за это Нобелевскую премию), что жидкий гелий при температурах ниже лямбда-точки способен течь по тончайшим капиллярам безо всякого трения. Академик Л.Д.Ландау, основываясь на экспериментах П.Л.Капицы, развил теорию сверхтекучести и тоже получил Нобелевскую премию. Теория предсказала новое физическое явление — «второй звук» (температурные волны), которое было открыто В.П.Пешковым. Таким образом, весь цикл: основополагающий эксперимент — создание теории (математической модели) — предсказание нового явления и его открытие — был пройден отечественными учеными и стал их наиболее ярким достижением.

Другой пример — великие уравнения Максвелла. Чтобы их вывести, нужно было открыть законы Кулона, Био-Савара-Лапласа и Фарадея, а также предположить, что в природе нет магнитных зарядов, но есть токи смещения. И ничего больше. О том, как выводить некоторые модели «из первых принципов», сказано в лекции «О математическом моделировании».

Поиск точных решений нелинейных уравнений

Принято считать, что регулярных методов решения нелинейных уравнений не существует. Это неправильно. Точнее сказать, что такие методы есть, но они мало известны. Один из них был открыт 150 лет назад гениальным норвежским математиком Софусом Ли. Однако Ли писал свои работы тяжелым языком, нисколько не заботясь о том, чтобы его поняли. В результате сложилась парадоксальная ситуация: метод есть, но потенциальные пользователи о нем не знают. Только в 1970-е годы, во многом благодаря деятельности советских математиков, академика Л.В.Овсянникова и профессора Н.Х.Ибрагимова, этот метод был достаточно хорошо объяснен и начал широко использоваться физиками. Большую роль в популяризации групповых методов решения нелинейных дифференциальных уравнений (как «новых» методов математической физики) сыграли академик Д.В.Ширков и профессор В.Ф.Ковалев. Академики Н.Н.Боголюбов и Д.В.Ширков, кроме того, изобрели метод ренормгруппы, который позволяет не только находить отдельные точные решения, но и решать нелинейные задачи с учетом конкретных граничных и начальных условий. Об этих методах можно почитать в разделе «лекции» этого сайта (см. Математические модели нелинейной акустики).

Читать еще:  Двигатель sr20 большие обороты

Волновые задачи геофизики

Проникающая способность акустических волн уникальна. Они могут пробежать тысячи километров под водой, и это используется в гидролокации и подводной связи. Они способны проникать в глубоко в Землю. Недавно сотрудниками лаборатории А.Л.Собисевича в ОИФЗ РАН совместно с нами были обнаружены резонансные линии в сигналах землетрясений, отраженных от магматической камеры вулкана Эльбрус (см. статью «О резонансных свойствах магматических структур» на этом сайте). Было установлено, что магматическая камера и материнский очаг Эльбруса содержат расплавленные и загазованные породы, что может свидетельствовать о подготовке к извержению. Кстати, структура ядра Земли (наличие твердого внутреннего и жидкого внешнего ядра) также была установлена волновыми методами. Когда в июле 2007 я докладывал об этих резонансах на Президиуме РАН, вице-президент Академии наук, академик Н.П.Лаверов заметил: «Эльбрус относится к категории действующих вулканов. Продвижение магматического очага к поверхности наравне с ростом самого купола вулкана — это опасное явление. Если Эльбрус взорвется, это будет уже не Помпея, а куда более масштабная катастрофа». Таким образом, акустика предсказывает извержение Эльбруса в обозримый геологический период.

Интересно и другое высказывание Н.П.Лаверова, подчеркивающее роль акустики: «Экономика «сидит» на разведанных запасах нефти и газа, но когда понадобятся новые геологоразведочные работы, без акустических методов мы вообще ничего сделать не сможем. Геофизическая служба практически не работает, а раньше половина всей вычислительной техники в стране работала на геофизику, нефть и газ. Во всем мире самая мощная вычислительная техника используется для обработки акустических сигналов от зондирования земной коры».

Акустические термоядерные реакции

Известно, что интенсивный ультразвук способен «разорвать» жидкость и сформировать в ней полость сферической формы (пузырек, наполненный паром). Пузырек обычно имеет размеры от единиц до десятков микрон. Затем пузырек схлопывается до очень малых размеров, почти «в точку». Достоверно известно, что при этом в центре возникают огромные температуры в десятки тысяч градусов и давления в тысячи атмосфер. Таким образом, пузырек — это очень эффективный концентратор энергии. До сих пор не обнаружены механизмы, ограничивающие температуры и давления в фокусе, хотя этой проблемой занимались выдающиеся люди — академики Я.Б.Зельдович и И.М.Гельфанд, генеральный конструктор термоядерного оружия академик Е.И.Забабахин. Недавно появились экспериментальные свидетельства в пользу того, что в пузырьке могут быть достигнуты температуры в десятки и сотни миллионов градусов, при которых возможно слияние легких ядер дейтерия и трития и реализация реакции управляемого термоядерного синтеза.

Об истории проблемы можно прочесть в лекции Акустический термояд, помещенной на этом сайте. Это фундаментальная задача: понять, каков предел кумуляции энергии и возможна ли в принципе реакция.

Термо-акустические двигатели и холодильники

Решение проблем энергетики имеет решающее значение для будущего человечества. Наряду с «акустическим термоядом» в акустике не решен ряд других прикладных проблем, связанных с энергетикой. Пример — тепловые акустические двигатели, реализующие прямое преобразование тепловой энергии в механическую. Известный пример — трубка Рийке. Если открытую металлическую трубку нагреть на определенном расстоянии от одного из ее концов, возникнет довольно сильный звук. Стоячая волна переносит тепло из нагретой области в холодную, примерно так, как происходит в цикле Карно. На другом конце трубки возникает движение газа, подобное движению поршня в автомобильном двигателе. Если обратить задачу, то есть возбудить акустическую волну внешним источником, получится акустический холодильник. Его преимущества: компактность и долговечность из-за отсутствия движущихся твердых деталей конструкции. Эти холодильники используются для получения жидкого азота, а также как малогабаритные устройства на борту летательных аппаратов и космических станций.

Интенсивные шумы и звуковой удар современных самолетов

До тех пор, пока сверхзвуковые самолеты «Конкорд» не были сняты с эксплуатации по экономическим соображениям, они летали только над океаном. Причина — сильная волна звукового удара, вредная для людей и животных. Сейчас созданы новые двигатели, и в скором будущем появятся экономичные сверхзвуковые самолеты нового поколения. Единственной причиной, препятствующей их широкому использованию, останется акустическая волна звукового удара. Надо научиться ее предсказывать на основе данных о состоянии атмосферы, маневрировании самолета, рельефе местности и ряде других факторов. Это — проблема нелинейной акустики, требующая использования численных методов и создания интеллектуальных экспертных систем для выбора оптимальных режимов и трасс полета. О деталях этой проблемы можно прочитать в лекции «Звуковой удар».

Динамика мышечного сокращения

Наряду с использованием нелинейных волн в медицине, большой интерес представляет изучение нелинейного поведения самих внутренних органов и биологических тканей. Недавно были проведены простые эксперименты. Внутрь нагруженной мышцы человека (бицепса) излучалась сдвиговая волна. С ростом напряжения увеличивалась упругость мышцы (скорость волны возрастала с 2-3 м/с до десятков м/с). Кроме того, многократно усиливалась вязкость. Таким образом, напряженная мышца проявляет сильные демпфирующие свойства. При нагрузке на бицепс статической силой в несколько кГ вязкость увеличивается в десятки раз. Интересно, что динамическая нагрузка (удар) демпфируется за счет двух эффектов: во-первых, длительность удара увеличивается, следовательно, пиковая нагрузка падает; во-вторых, волна сильно поглощается мышцей. Таким образом, предварительное напряжение мышц спортсменами защищает их от травм.

Способность сопротивляться интенсивным динамическим нагрузкам сформировалась в результате эволюции, когда часть океанских животных вышла на сушу. Возникла необходимость защищать скелет от травм при беге, прыжках, иных действий, связанных с межвидовой и внутривидовой конкуренцией. Ярким примером в пользу этой гипотезы может служить много раз показанная в фильмах атака дельфина на акулу, в результате которой рыба оказывается оглушенной, а млекопитающее — непострадавшим. По-видимому, демпфирующие свойства мышц дельфинов сформировались в ту эпоху, когда они были сухопутными обитателями. Другой пример: каратист действительно может выдержать сильнейший удар, напрягая группу мышц в районе контакта. Детали описаны в лекции «Нелинейные свойства мышц».

Нелинейная медицинская акустика

Ультразвуковые медицинские приборы по объему продаж занимают 2-е место в мире, уступая лишь рентгеновским установкам. По числу приборов ультразвуковые устройства, благодаря своей дешевизне, вышли на первое место. Объем финансирования исследований по созданию акустических медицинских приборов и технологий можно оценить по порядку величины. Так, бюджет Института здоровья США в 2006 году составил 28.6 миллиардов долларов. Примерно половина этой суммы идет на создание новых лекарственных препаратов, а другая половина — на разработки новых приборов и технологий. Из этой половины 10-20% дается на работы, связанные с акустикой. Таким образом, минимальная сумма оценивается в 2 — 3 миллиарда. Кроме того, существенные бюджетные деньги поступают от Министерства обороны. В несколько раз большие суммы приходят от частных инвесторов (в основном пожилых миллионеров) и частных благотворительных фондов. И это только по США.

Мощный нелинейный ультразвкук используется в литотрипсии (это разрушение почечных камней акустическим импульсами), для визуализации кровотока и сосудистого русла, остановки внутренних кровотечений, абляции (выжигания) опухолей простаты и миомы, в современных приборах УЗИ. У нас есть несколько российских и зарубежных патентов на соответствующие приборы. Исследованиями в этой области занимается несколько научных групп на кафедре акустики. Мы участвуем также в обучении студентов кафедры медицинской физики.

Об указанных проблемах подробно рассказано в лекции «Ультразвук в медицине».

Гигантские нелинейности структурно неоднородных сред

Нелинейные свойства сил межмолекулярного взаимодействия в твердых телах ответственны за такие известные явления, как теплопроводность, затухание звука и даже за обычное тепловое расширение при нагревании тела. Обычно коэффициент нелинейности — число порядка 10. Однако при наличии структурных неоднородностей (среды с трещинами, гранулированные среды, контакты шероховатых поверхностей) это число возрастает до очень больших значений: до нескольких тысяч. Это означает, что регистрация нелинейных сигналов (например, высших гармоник либо суммарной и разностной частот в спектре зондирующего сигнала) — это высокочувствительный метод обнаружения дефектов и оценке прочностных характеристик твердых сред.

Нелинейная диагностика используется в строительной индустрии. Начало с конца 80-х годов. Группа В.А.Робсмана из Института транспортного строительства (ЦНИИС) работала в Армении в связи с сооружением тоннеля Севан-Арпа. В это время произошло катастрофическое Спитакское землетрясение, повлекшее многочисленные разрушения и жертвы. Группу попросили провести диагностику поврежденных зданий и дать заключение о том, какие здания можно восстановить, а какие следует разрушить в целях безопасности. В процессе ультразвукового «просвечивания» ключевых элементов (балок, несущих стен, перекрытий) выяснилось, что акустические спектры претерпевают искажения тем более сильные, чем сильнее повреждена конструкция. Позднее эмпирическим критериям мы дали объяснение, и в сейчас «нелинейные» прогнозы стали весьма достоверными.

Развитые методы диагностики были успешно использованы при строительстве 3-го транспортного кольца в Москве, при реконструкции и реставрации архитектурно-исторических памятников (церковь Илии Пророка, путевой дворец Петра I), строительстве метрополитенов, реконструкции энергетических установок с целью усиления конструкции и сейсмозащиты, для диагностики дефектов пролетных строений и опор больших и внеклассных мостов (более 30).

Читать еще:  Lifan x60 технические характеристики двигателя

Физика и конструирование параметрических приборов

В 70-х годах мы создали инженерные методы расчета нелинейных приборов для гидроакустики и через несколько лет написали книгу «Нелинейная гидроакустика» (Л.: Судостроение, 1981, вместе с Новиковым Б.К. и Тимошенко В.И.; American Institute of Physics, 1987). Эти приборы позволяют «обмануть дифракцию» и сформировать очень узкие пучки звука при небольших диаметрах «акустического прожектора». Так, в море удается заметить одну рыбку с расстояния примерно 1 км. Сейчас мы сделали ультразвуковой «суфлер», который может передавать речь и музыку только одному зрителю; остальные сидящие в зале ничего не слышат! Работу прибора мы демонстрировали в ЦФА им.Р.В.Хохлова на Сессии Академии наук, посвященной 250-летию МГУ. Эти устройства имеют множество как коммерческих, так и более специальных приложений.

Автомобильные компоненты

Сегодня изделия Witzenmann поставляются на все заводы-производители автомобилей и автокомпонентов с мировой известностью.
Примером таких изделий могут служить представленные в различных исполнениях компоненты для выхлопных систем, нейтрализующие вибрации, тепловые расширения или перемещения двигателя. Гибкие трубки рециркуляции выхлопного газа, существенно оптимизирующие выброс вредных веществ путем сокращения окислов азота при сгорании топлива.
Преимущества гибких трубок рециркуляции для масла, бензина и охлаждающей жидкости — их абсолютная газонепроницаемость и герметичность, устойчивость к температурам и долгий срок службы. Это важные критерии, особенно для компонентов, установленных вблизи манифольдов и турбонагнетателя или встроенных в выхлопную систему.

Для области непосредственной близости от двигателя предприятия Witzenmann производят компенсаторы выхлопной системы и высокоустойчивые к давлению сильфоны.

  • Герметичны
  • Предназначены для компенсации вибраций, термического расширения и сборочных допусков

В выхлопной системе используются компенсаторы различных конструкций. Они поглощают вибрации, тепловые расширения и перемещения двигателя.

  • Универсальны
  • Круглого или овального сечения
  • Устойчивы к воздействию температур и коррозии

Гибкие или полугибкие соединения широко используются в системах рециркуляции масла, воды, кондиционирования и подачи сжатого воздуха.
Мы производим гибкие элементы с индивидуальной геометрией, соответствующей требованиям заказчика. Применение различных материалов и технологий изготовления позволяют в каждом случае найти технически и экономически лучшие решения.

В сфере альтернативных видов двигателя (водородные, двигатели для электромобилей и т.д.) тонкостеннные элементы трубопроводов Witzenmann обеспечивают передачу сред, защиту кабелей и компенсацию перемещений в системе).

Гофрированные рукава гарантируют условия герметичности при передаче гидравлических масел, охлажденной воды или газов. Защитные рукава повышенной гибкости и с высоким пределом прочности на растяжение предохраняют электрокабели от механических повреждений и действия температур.

  • Разнообразные геометрические характеристики
  • Могут выдерживать высочайшие нагрузки, как механические, так и термические
  • Прочные

Контрольная работа №2 «Агрегатные состояния вещества. Тепловые машины»

Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов

Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте

откроется в новом окне

Выдаем Удостоверение установленного образца:

Контрольная работа №2

«Агрегатные состояния вещества и тепловые машины».

Примером конденсации в природе может служить процесс…

1)падение капель дождя на землю 2)выпадение росы на траве

3)высыхание рек летом 4)образование мелких капель воды при падении водопада

3. 100% влажность воздуха означает, что…

1)воздух состоит только из молекул воды 2)пары воды в воздухе являются насыщенными 3)на 100 молекул воздуха приходится 100 молекул воды

4. Примером теплового двигателя может служить …

1)печь 2)бытовой холодильник 3)паровая турбина 4)фен для сушки волос

5. Укажите транспортное средство, на котором не используется двигатель внутреннего сгорания.

1) трамвай 2)самолет 3)автомобиль 4)мотоцикл

6. На рисунке изображен двигатель внутреннего сгорания. Укажите, какой цифрой обозначен

1) 1

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

8.На рисунке представлен график зависимости температуры от времени, полученный при равномерном непрерывном охлаждении вещества, первоначально находившегося в жидком состоянии. Используя данные графика, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Курс повышения квалификации

ЕГЭ по физике: методика решения задач

  • Все материалы
  • Статьи
  • Научные работы
  • Видеоуроки
  • Презентации
  • Конспекты
  • Тесты
  • Рабочие программы
  • Другие методич. материалы

  • Мубаракова Лариса ЕвгеньевнаНаписать 3047 24.11.2017

Номер материала: ДБ-898319

  • Физика
  • 8 класс
  • Тесты
    24.11.2017 2809
    23.11.2017 10534
    08.11.2017 486
    06.11.2017 819
    04.11.2017 279
    22.10.2017 1197
    19.10.2017 1126
    13.10.2017 1228

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Что влияет на выбор школьниками инженерных специальностей

Время чтения: 1 минута

В Москве документы дошкольников и учеников переведут в электронный формат

Время чтения: 2 минуты

В пяти регионах России протестируют новую систему оплаты труда педагогов

Время чтения: 2 минуты

ЕГЭ в 2022 году может пройти в допандемийном формате

Время чтения: 1 минута

В России разработали программу содействия занятости молодежи до 2030 года

Время чтения: 1 минута

Всероссийская олимпиада школьников начнется 13 сентября

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Разработка тестовых компетентностно — ориентированных заданий по теме «Тепловые явления»
методическая разработка по физике на тему

Тестовые компетентностно — ориентированные задания по теме «Тепловые явления» и критерии их оценки

Скачать:

ВложениеРазмер
tkoz_teplovye_yavleniya.docx626.7 КБ

Предварительный просмотр:

Разработка тестовых компетентностно — ориентированных заданий

по теме «Тепловые явления»

Разработчик : Адамова Лариса Валерьевна,

учитель физики БОУ г. Омска «Гимназия №12»

Тип КОЗ 1. Задания с выбором ответа из предложенных вариантов .

Инструкция по выполнению задания : выберите правильный ответ на вопрос из предложенных вариантов.

Какое физическое явление лежит в основе проветривания помещения при открытой форточке?

  1. испарение
  2. излучение
  3. конвекция
  4. конденсация

Правильный ответ: 3) конвекция

Критерии оценки: правильный ответ 1 балл, неправильный- 0 баллов

Тип КОЗ 2. Задания с выбором нескольких (множественный выбор) правильных ответов из фиксированного набора вариантов .

Инструкция по выполнению задания : выберите несколько правильных вариантов ответов на вопрос из предложенных вариантов.

Анфиса потрогала рукой сухое полотенце, давно лежавшее на батарее и, случайно дотронувшись до нее, резко отдернула руку. Батарея отопления ей показалась сильно горячей. Одинаковую или разную имеют температуру полотенце и батарея?

  1. Одинаковую температуру, так как за длительное время между полотенцем и батареей наступило тепловое равновесие.
  2. Разную температуру, так как полотенце и батарея имеют разную теплопроводность.
  3. Одинаковую температуру, на ощупь полотенце менее горячее

из –за плохой теплопроводности.

  1. Одинаковую температуру, но батарея на ощупь горячее, так как лучше проводит тепло.
  2. Разную температуру, батарея имеет большую температуру, а полотенце – меньшую из-за разной плотности материала.

Правильные ответы: 1) , 3), 4).

Критерии оценки: при указании всех правильных ответов 1 балл, если допущена, хотя бы одна ошибка — 0 баллов.

Тип КОЗ 3. Задания с выбором наиболее правильного ответа из предложенных вариантов .

Инструкция по выполнению задания : выберите наиболее правильный ответ на вопрос из предложенных вариантов.

Какие виды теплопередачи возможны в газах ?

  1. Теплопроводность , конвекция
  2. Теплопроводность, конвекция, излучение
  3. Конвекция, излучение
  4. Теплопроводность, излучение

Правильный ответ: 2) Теплопроводность, конвекция, излучение

Критерии оценки: правильный ответ 1 балл, неправильный — 0 баллов

Тип КОЗ 4. Задания с альтернативным ответом.

Инструкция по выполнению задания : прочитайте ответы к заданию. Если вы согласны с утверждением, то выберите «Да», если не согласны, то «Нет».

Примером теплового двигателя может служить

Двигатель космической ракеты

Артиллерийский снаряд, в момент выстрела

Двигатель электромобиля, работающий на солнечной энергии

Правильные ответы: 1, 3, 5, 8,9 – да, 2,4,6,7,10- нет

Критерии оценки: при указании всех правильных ответов 2 балла, если допущена одна ошибка — 1 балл, если две ошибки — 0 баллов.

Тип КОЗ 5. Задания на установление соответствия.

Инструкция по выполнению задания : установите соответствие между изобретением , датой открытия и именами ученых, которым эти изобретения принадлежат

Имя ученого и дата открытия

А) Первая универсальная паровая машина

Б) Первый паровоз

В ) Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

Правильные ответы: А-1, Б-4, В-7

Критерии оценки: при указании всех правильных ответов 2 балла, если допущена одна ошибка — 1 балл, если две ошибки — 0 баллов.

Тип КОЗ 6. Задания на установления правильной последовательности

Инструкция по выполнению задания : установи правильную последовательность события. В задании могут быть неправильные утверждения.

Задание: Двигатель внутреннего сгорания совершил один цикл работы.

  1. Оба клапана закрыты. Движущийся вверх поршень сжимает горючую смесь. Смесь при сжатии нагревается и воспламеняется.
  2. Открывается впускной клапан. Движущийся вниз поршень всасывает в цилиндр горючую смесь.
  3. Открывается выпускной клапан . Поршень движется вверх. Продукты сгорания топлива выбрасываются в атмосферу.
  4. Оба клапана закрыты. Образованные при сгорании топлива газы давят на поршень, поршень движется вниз. Движение поршня передается коленчатому валу и маховику.
  5. Оба клапана закрыты. Поршень движется вверх, совершая работу.

Правильный ответ: 2, 1,4, 3

Дистрактор (близкий к правильному ответу, но таковым не являющийся)-5

Критерии оценки: указана правильная последовательность- 3 балла, допущена одна ошибка – 2 балла, допущены две ошибки – 1 балл, более двух ошибок- 0 баллов.

Тип КОЗ 7. Задания на сортировку

Инструкция по выполнению задания : Установи правильную последовательность.

Задание: Расположи по убыванию единицы измерения количества теплоты.

  1. кДж
  2. МН
  3. мкДж
  4. Дж
  5. мН
  6. МДж
  7. мДж
  8. кН
  9. Н

Правильный ответ: 6,1,4,7,3

Дистрактор — единицы силы –Ньютон2,5,8,9

Критерии оценки: указана правильная последовательность- 3 балла, допущена одна ошибка – 2 балла, допущены две ошибки – 1 балл, более двух ошибок- 0 баллов.

Тип КОЗ 8. Задание на исключение лишнего.

Инструкция по выполнению задания : Найдите лишние элементы.

Задание: выпиши лишнее слово в ряду:

Пар, котел, сопла, лопатки, колесо, поршень, вал, газ.

Правильный ответ: поршень

Критерии оценки: правильный ответ 1 балл, неправильный- 0 баллов.

Тип КОЗ 9. Задание на завершение предложения.

Инструкция по выполнению задания : продолжи предложение.

Задание: КПД теплового двигателя — это отношение….

  1. полезной работы, совершенной двигателем, к работе, затраченной на его сборку.
  2. скорости автомобиля, к скорости движения поршней в двигателе.
  3. механической работы , совершаемой за единицу времени, к количеству теплоты , рассеянной за это время в окружающее пространство.
  4. механической работы, совершаемой за единицу времени, к количеству теплоты , выделяющейся при сгорании топлива за это же время

Правильный ответ: 4

КПД теплового двигателя — это отношение механической работы, совершаемой за единицу времени, к количеству теплоты, выделяющейся при сгорании топлива за это же время

Критерии оценки: правильный ответ 1 балл, неправильный- 0 баллов.

Тип КОЗ 10. Задание на дополнение .

Инструкция по выполнению задания : вставьте пропущенные слова .

Задание: В 1905 году А. Эйнштейну пришла в голову идея о том, что можно все-таки непосредственным наблюдением убедиться в движении________и молекул. Если в газе окажутся достаточно_______, но видимые в микроскоп пылинки, то они также будут участвовать в _______ движении под действием ударов молекул газа. Вполне можно подобрать такую массу пылинок, чтобы их ____ была достаточно большой , и можно будет заметить их перемещения. Эйнштейн не знал тогда, что предсказанное им явление давно обнаружено. Оно называется ________ движением.

Правильный ответ: атомов, маленькие, хаотическом( или тепловом), скорость, броуновским.

Критерии оценки: указаны правильно все пропущенные слова -3 балла, допущена одна ошибка – 2 балла, допущены две ошибки – 1 балл, более двух ошибок- 0 баллов.

Тип КОЗ 11. Задание с неструктурированным ответом.

Инструкция по выполнению задания : Расположите в правильной последовательности предложенные слова или группы слов и сконструируйте высказывание .

Задание: с помощью, проникает, разум, в тайны, указывает, истина, где, вещества, М.В. Ломоносов, науки.

Правильный ответ: “Разум с помощью науки проникает в тайны вещества, указывает, где истина. ” (М.В. Ломоносов).

Критерии оценки: правильный ответ 1 балл, неправильный- 0 баллов.

Тип КОЗ 12. Задание с лишними данными.

Инструкция по выполнению задания : Укажите лишние данные, и решите задачу

Задание: Коля измерил толщину снега, выпавшего за зиму на огороде . Она оказалась в среднем около 58 см. Используя термометр, он определил температуру воздуха на улице, она была равна 0 0 С. На опыте он получил, что слой снега в 1 см, растаяв, образует слой воды в 1 мм. Сколько теплоты требуется на таяние снега, покрывающего 1 м 2 поверхности Земли, если плотность воды -1000 кг/м 3 , удельная теплота плавления снега 34 0000Дж/кг, удельная теплоемкость льда 2100 Дж/кг 0 С.

Правильный ответ: Так как температура окружающего воздуха 0 0 , то при этой температуре снег только тает. Значит, лишним данным является удельная теплоемкость льда 2100 Дж/кг 0 С.

Количество теплоты , которое потребуется для таяния снега определяется по формуле Q=λ m, где λ- удельная теплота плавления льда (это количество теплоты , необходимое для плавления 1 кг льда при температуре плавления , т.е 0 0 С).

Массу снега равна массе образовавшейся воды , m=pV , p -плотность воды -1000 кг/м 3 .

1см снега – 1 мм воды

58 см снега – 58 мм воды

V= SH, где S – площадь , h = 0,058 м – высота, V=0, 058 м . 1 м 2 = 0, 058 м 3

m =0, 058 м 3 . 1000 кг/м 3 = 58 кг

Q=34 0000Дж/кг . 58 кг=19720000Дж

Критерии оценки: За правильное определение лишнего данного удельной теплоемкости льда — 1 балл

За знание формулы количества теплоты при плавлении вещества Q=λ m – 1балл

За вывод . что масса снега равна массе образовавшейся из снега воды и формулу m=pV — 1 балл

За определение объема воды — 1 балл

За вычисление количества теплоты при плавлении вещества — 1 балл

Максимальное количество баллов за задание — 5 баллов

Тип КОЗ 13. Задание с кратким ответом.

Инструкция по выполнению задания : впиши слово, которое является ответом на вопрос.

Задание: В каком агрегатном состоянии вещества молекулы дальше всего отстоят друг от друга

Правильный ответ: газообразном

Критерии оценки: правильный ответ 1 балл, неправильный- 0 баллов.

При проектировании программированных заданий нужно учесть все варианты правильного ответа, которые может написать ученик ( газ, газообразное, в газообразном ).

Тип КОЗ 14. Задание с противоречивыми данными.

Инструкция по выполнению задания : определите противоречивые данные в задаче и ответьте на вопрос.

Задание: Температура тела человека36,6 0 С. Отдельных участков тела: лба- 33,4 0 С, ладони рук- 32,8 0 С, подошвы ног-30,2 0 С. При болезни опасно состояние с температурой 40 0 С, выше нее может наступить смерть. Как же могут люди, находится в парной при температуре выше 100 0 С?

Правильный ответ: Из-за интенсивного потоотделения тело человека охлаждается

Критерии оценки: правильный ответ 1 балл, неправильный- 0 баллов.

Тип КОЗ 15. Задание с недостаточными данными

Инструкция по выполнению задания : допиши задачу, дополнив ее исходными данными, вопросом и реши ее.

Задание: За год в мире выплавляется 500 млн. т стали….

Например, вопрос1 : Сколько угля сжигается для этого?

  1. Найдем по таблице удельную теплоту стали и удельную теплоту сгорания угля. λ =84000 Дж/кг, q=27 . 10 6 Дж/кг(это и есть недостающие данные)
  2. Из формулы количества теплоты при плавлении стали Q=λ m, находим Q

Q= 84000 Дж/кг . 500 . 10 9 кг=42 . 10 15 Дж

  1. Из формулы количества теплоты при сгорании каменного угля Q=qm, находим массу угля m= Q /q

m= 42 . 10 15 Дж/ 27 . 10 6 Дж/кг =1,56 . 10 9 кг

Например, вопрос2 : Сколько кг воды можно нагреть от 0 С до кипения вместо плавления стали.

найдем по таблице удельную теплоту стали и удельную теплоту сгорания угля. λ =84000 Дж/кг, с= 4200Дж/кг 0 С(это и есть недостающие данные)

Из формулы количества теплоты при плавлении стали Q=λ m, находим Q

Q= 84000 Дж/кг . 500 . 10 9 кг=42 . 10 15 Дж

m= 42 . 10 15 Дж/ ( 4200Дж/кг 0 С . 100 0 С)=10 11 кг

Критерии оценки: За правильно найденные недостающие данные и формулировку вопроса 1 балл

За правильное решение задачи 1 балл

Если задача решена несколькими способами, то за каждый способ добавляется 1 балл

Тип КОЗ 16.Расчетные задания закрытой формы с выбором ответа.

Инструкция по выполнению задания : проанализируйте графики и выберите правильный ответ.

Задание: Узкий стакан с холодной водой опустили внутрь термоса с горячей водой и двумя датчиками стали измерять температуру воды в обоих сосудах. На рисунке показан график зависимости горячей и холодной воды от времени. Чему вероятнее всего будет равна температура горячей и холодной воды через 40 мин после начала исследования?

  1. Температура горячей воды 50 0 С, холодной 45 0 С
  2. Температура горячей воды и холодной 50 0 С
  3. Температура горячей воды 55 0 С, холодной 50 0 С
  4. Температура горячей воды 40 0 С, холодной 60 0 С

Правильный ответ: 2

Прежде всего нужно продлить графики , в момент времени 40 мин графики пересекутся в точке, соответствующей 50 0 С

Критерии оценки: правильный ответ 1 балл, неправильный- 0 баллов

Тип КОЗ 17.Расчетные задания на вычисление ответа.

Инструкция по выполнению задания : решите задачу и впишите правильный ответ

Задание: В каком случае 1 г свинца нагреется сильнее: когда его температуру повысят на 5 0 С или когда ему сообщат количество теплоты 5 Дж

Правильный ответ: сообщат количество теплоты 5 Дж

С свинца=140 Дж/кг 0 С. Найдем изменение температуры, если свинцу сообщают количество теплоты 5 Дж

(t 2 — t 1 )= Q/ c . m , ( t 2 — t 1 )= 5 Дж / 140 Дж/кг 0 С 0, 001 кг = 35,7 0

Критерии оценки: правильный ответ 1 балл, неправильный- 0 баллов

Тип КОЗ 18. Комбинированные задания.

Инструкция по выполнению задания : Придумай задание к записанным вариантам ответов

  1. Кипячение воды в котелке над костром
  2. Разогрев медной проволоки в месте ее многократного перегиба
  3. Загорание ваты в толстостенном сосуде с притертым поршнем при резком сжатии воздуха ударом по поршню.

Возможные формулировки задания

  1. В каком(-их) случае (-ях)изменение внутренней энергии происходит (-ят) за счет теплопередачи.
  1. В каком(-их) случае (-ях)изменение внутренней энергии происходит (-ят) за счет совершения механической работы .
  1. Даны тепловые явления и существуют два способа изменения внутренней энергии

А)За счет теплопередачи

Б) за счет совершения механической работы .

Поставьте в соответствие тепловые явления и способы изменения внутренней энергии. В таблицу впишите буквы, соответствующие способам изменения внутренней энергии.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector