физика. Техническая термодинамика 44. 03. 04 Профессиональное обучение (по отраслям) Профиль Сервис мехатронных систем Форма обучения очная 2 Паспорт оценочных материалов по дисциплине
 Скачать 1.33 Mb.
|
|
Лабораторная работа 6. Разработка учебно-методических материалов по теме «II закон термодинамики. Основы теплопередачи». Цель: сформировать навык разработки учебно-методических материалов (конспект и методические рекомендации по организации урока-игры) для формирования у обучающихся 19 духовных, нравственных ценностей и гражданственности средствами предметной области теплотехники Ход работы: Разработать конспект и методические рекомендации по организации урока с применением игровых технологий, связанного с изучением тем «II закон термодинамики» или «Основы теплопередачи», направленную на демонстрацию студентами своего отношения к тому или иному историческому событию. Целью урока является ознакомление с историческими событиями, которые имеют большое значение для становления научной картины мира, которые являются средством воспитания духовных, нравственных ценностей и гражданственности обучающихся, а также развитие навыков командной работы. Примерные типы игр: 1) Состязание, соревнование, конкурс. 2) Сюжетно-ролевая игра: театральная постановка какого-либо события. 3) Сюжетно-ролевая игра: суд над явлением (изобретением). 4) Сюжетно-ролевая игра: интервью с изобретателями. 5) Игра-путешествие. 6) Деловая игра: исследовательская или изобретательская лаборатория, проектный офис. Лабораторная работа 7. Разработка учебно-методических материалов по теме «Тепловые машины». Цель: сформировать навык разработки учебно-методических материалов (инструкционная карта к лабораторно-практическому занятию) для формирования у обучающихся духовных, нравственных ценностей и гражданственности средствами предметной области теплотехники. Ход работы: Разработать инструкционную карту к лабораторно-практическому занятию, связанного с изучением темы «Тепловые машины» и включающего элементы, направленные на формирование духовных, нравственных ценностей и гражданственности. Примеры элементов: 1) использование исторических справок, примеров, сообщений обучающихся, 2) использование заданий, основанных на исторических справках, биографиях ученых-изобретателей. Лабораторная работа 8. Разработка учебно-методических материалов по теме «Альтернативная энергетика». Цель: сформировать навык разработки учебно-методических материалов (конспект и методические рекомендации к уроку-конференции) для формирования у обучающихся духовных, нравственных ценностей и гражданственности средствами предметной области теплотехники. Ход работы: Разработать конспект и методические рекомендации к уроку-конференции, связанного с изучением темы «Альтернативная энергетика». Разработка должная включать этапы: 1) подготовка занятия, 2) проведение занятия, 3) подведение итогов (обратная связь). 20 Лабораторная работа 9. Разработка учебно-методических материалов по теме «Экологические проблемы энергетики». Цель: сформировать навык разработки учебно-методических материалов (мультимедийная презентация к уроку) для формирования у обучающихся духовных, нравственных ценностей и гражданственности средствами предметной области теплотехники. Ход работы: Разработать мультимедийную презентацию к обобщающему уроку, связанному с изучением темы «Экологические проблемы энергетики». Презентация должная отвечать требованиям к учебным мультимедийным материалам. 3.3. Контрольная работа Задача 1. В сосуде объемом 5 литров находится газ под давлением 1 атм при температуре t1. Найти: 1) массу газа в сосуде; 2) какое давление будет, если его нагреть на Δ t; 3) какое давление будет, если добавить массу Δ m газа? Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 1. Таблица 1 - Исходные данные для решения задачи 1 Последняя цифра в списке группы t1, °C Предпоследняя цифра в списке группы газ Δ t, °C Δ m, г 0 0 0 воздух 20 20 1 10 1 кислород 15 30 2 20 2 водород 30 40 3 27 3 азот 25 50 4 37 5 17 6 7 7 0 8 10 9 20 Задача 2. Рассчитать цикл Отто для 1 моля воздуха при p1 = 1 атм, t 1 = 27 ˚С, ɛ = V1/V2 = 5, λ= Р3/Р2= 1,5, γ=1,4: 1) Построить график в PV-координатах, отметить на нем все параметры. 2) Найти все параметры газа в каждой точке графика. 3) Найти подведенную теплоту Q1, отведенную теплоту Q2, полезную работу А. 4) Найти КПД двигателя термодинамический и технический. Задача 3. Рассчитать цикл Дизеля для 1 моля воздуха при p1 = 1 атм, t 1 = 67 ˚С, ɛ = V1/V2 = 14, ρ= V3/V2= 2,5, γ=1,4. 21 1) Построить график в PV-координатах, отметить на нем все параметры. 2) Найти все параметры газа в каждой точке графика. 3) Найти подведенную теплоту Q1, отведенную теплоту Q2, полезную работу А. 4) Найти КПД двигателя термодинамический и технический. Задача 4. Газ - воздух с начальной температурой t1 = 27°С - сжимается в одноступенчатом поршневом компрессоре от давления Р1=0,1 МПа до давления Р2 . Сжатие может происходить по изотерме, по адиабате и по политропе с показателем политропы п. Определить для каждого из трех процессов сжатия конечную температуру газа t2 , отведенную от газа теплоту Q (в киловаттах) и теоретическую мощность компрессора N, если его производительность G. Дать сводную таблицу и изображение процессов сжатия в PV- и TS-диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 2. Указание. Расчет провести без учета зависимости теплоемкости от температуры. Таблица 2 - Исходные данные для решения задачи 4 Последняя цифра в списке группы п Предпоследняя цифра в списке группы Р2 , МПа 10 -3 • G, кг/ч 0 1,25 0 0,9 0,3 1 1,22 1 1,0 0,4 2 1,24 2 0,85 0,5 3 1,21 3 0,8 0,6 4 1,20 5 1,30 6 1,27 7 1,26 8 1,33 9 1,23 Задача 5. Для теоретического цикла ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении определить параметры рабочего тела (воздуха) в характерных точках цикла, подведенную и отведенную теплоту, работу и термический КПД цикла, если начальное давление Р1 =0,l МПа, начальная температура t1 = 27°C, степень повышения давления в компрессоре π, температура газа перед турбиной t3 . Определить теоретическую мощность ГТУ при заданном расходе воздуха G. Показать цикл установки в PV- и TS-диаграммах. Данные для решения задачи выбрать из табл. 3. Указание. Расчет провести без учета зависимости теплоемкости от температуры. Таблица 3 - Исходные данные для решения задачи 5 Последняя цифра в списке группы π= Р2/Р1 Предпоследняя цифра в списке группы t3, °C G, кг/с 0 6 0 700 30 1 6,5 1 750 40 2 7 2 800 50 3 7,5 3 700 60 22 4 8 5 7,5 6 7 7 6,5 8 6 9 7 3.5. Экзамен Теоретические вопросы 1. Предмет теплотехники и ее методы. Краткая история развития термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамический процесс. Равновесные и неравновесные процессы. Круговые процессы (циклы). 2. Основные параметры термодинамической системы. Теплота и работа в диаграммах состояния. Равновесное и неравновесное состояние. Уравнение состояния идеального газа. 3. Принцип эквивалентности теплоты и работы как формы передачи энергии, опыт Джоуля. Внутренняя энергия и энтальпия. Аналитическое выражение первого закона термодинамики для закрытой и открытой систем. Применение первого закона ТД к круговому процессу. 4. Свойства идеального газа. Опыты Гей-Люссака, Бойля и Мариотта. Термическое уравнение состояния. Внутренняя энергия и энтальпия идеального газа. Теплоемкость. Смеси газов. 5. Процессы идеального газа: изохорический, изотермический, изобарический, изоэнтропийный. Политропический процесс. Компрессоры. 6. Обратимые и необратимые процессы. Основные формулировки второго закона термодинамики. Идеальный цикл Карно. Теорема Карно. Интеграл Клаузиуса для обратимых и необратимых процессов. Энтропия. Термодинамическая шкала температур. 7. Опыт Эндрюса. Сжимаемость реальных газов. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Зависимость изобарной теплоемкости от давления. Дросселирование газов и паров. Эффект Джоуля-Томсона. 8. Передача теплоты в природе. Массоперенос. Температурное поле, градиент температуры. Плотность теплового потока, закон Фурье. Коэффициент теплопроводности. Конвекция. Излучение. Теплообменные аппараты. 9. Циклы Отто, Дизеля, Тринклера, Стирлинга. Изображение циклов в PV и TS диаграммах. Термодинамические и эксергетические КПД циклов ДВС. 10. Циклы ГТУ с подводом теплоты при постоянном объеме и давлении. Цикл Ренкина для ПСУ. КПД. Циклы холодильных установок. Тепловой насос. Экологические характеристики тепловых машин. 11. Электрические станции. Типы электростанций. Тепловые, атомные и гидравлические электростанции. Схемы. КПД. Мощность агрегата. 12. Новые способы преобразования энергии. Прямые преобразователи энергии. Топливные элементы. Солнечные батареи. Термоэлектрические генераторы. Термоэмиссионные преобразователи. Магнитогидродинамические (МГД) генераторы. Вихревой эффект. Экологические вопросы энергетики. Практические вопросы. 1. Начертить графики изопроцессов (p=const, V= const, T= const) в координатах p-V. Все графики должны иметь общую точку 1. 2. Начертить графики изопроцессов (p=const, V= const, T= const) в координатах p-Т. Все графики должны иметь общую точку 1. 23 3. Начертить графики изопроцессов (p=const, V= const, T= const) в координатах V-Т. Все графики должны иметь общую точку 1. 4. Начертить цикл Карно в координатах p-V. Дать характеристику каждому участку: вид процесса, количество теплоты, КПД. 5. Начертить цикл Отто в координатах p-V. Дать характеристику каждому участку: вид процесса, количество теплоты, КПД. 6. Начертить цикл Дизеля в координатах p-V. Дать характеристику каждому участку: вид процесса, количество теплоты, КПД. 7. Начертить цикл Тринклера в координатах p-V. Дать характеристику каждому участку: вид процесса, количество теплоты, КПД. 8. Начертить цикл Стирлинга в координатах p-V. Дать характеристику каждому участку: вид процесса, количество теплоты, КПД. Методический вопрос. Назовите ученых, изобретателей, внесших вклад в развитие знаний по рассматриваемому вопросу. Приведите пример того, каким образом при изучении рассматриваемой темы можно формировать у обучающихся духовные, нравственные ценности и гражданскую ответственность. |