Основы технической термодинамики

Министерство образования Российской Федерации

Уральский государственный  профессионально- педагогический университет

Кафедра профессионально- педагогических технологий

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по методике профессионального обучения  

Листы  рабочей тетради по предмету:

«Основы теплоэнергетики»

на примере темы:

«Основы технической термодинамики»

 

 

 

 

 

 

                                                                                                 Студент

           

              Группа

 

Преподаватель

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2006

Содержание

 

1. Глава –   теория вопроса

1.1. Назначение и сущность  листов рабочей тетради по  предмету ----------

1.2. Структура и виды  рабочих тетрадей------------------------------------------

1.3. По назначению рабочие  тетради делятся на: -------------------------------

1.4. Виды  заданий- упражнений, применяемых в рабочих тетрадях, их особенности-------------------------------------------------------------------------------

1.5. Планирование учебных  занятий с использованием листов  рабочей тетради-----------------------------------------------------------------------------------

 

2. Глава –  Методика применения  листов рабочей тетради в учебном  процессе

2.1. Листы обучающей рабочей  тетради -------------------------------------------

2.2. Листы контролирующей  рабочей тетради  ---------------------------------

2.2.I. Задачи-------------------------------------------------------------------------------

2.2.II. Контрольные  вопросы----------------------------------------------------------

 

  2. Литература -----------------------------------------------------------------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема курсового:

 

 Листы  рабочей тетради по предмету: «Основы теплоэнергетики» на примере темы: «Основы технической термодинамики»

 

Цель:

разработать листы

- обучающей рабочей тетради;

- контролирующей рабочей тетради.

 

Задачи:

1. Обосновать роль рабочих тетрадей  в методическом обеспечении  по  предмету: «Основы теплоэнергетики»  на примере темы: «Основы технической  термодинамики»;

2. Представить теорию листов  рабочих тетрадей;

3. Разработать модель рабочей  тетради  по предмету: «Основы  теплоэнергетики»;

4. Разработать листы рабочей  тетради по теме «Основы технической  термодинамики»

 

1. Глава –   теория  вопроса

1.1. Назначение  и сущность листов рабочей  тетради по предмету

 

Одним из предметно-знаковых средств обучения, получивших признание у преподавателей  и учащихся, являются рабочие тетради, представляющие собой материал с информационными пробелами.

Листы рабочей тетради являются одним из средств управления мыслительной деятельностью и включают специальные типы заданий, упражнений. Выполняя такие задания, учащиеся расчленяют весь процесс мышления на отдельные операции.

1.2. Структура и виды  рабочих тетрадей

 

* Листы рабочей  тетради следуют за учебником (выполнение домашнего задания). Недостатком их является невозможность  повторного использования, необходимо  каждый год покупать новые  рабочие тетради.

 

* Рабочие  тетради могут создаваться как  симбиоз учебника и рабочей  тетради.

 

1.3. По назначению рабочие тетради  делятся на:

 

- обучающие – в пробелы ученик заполняет самое главное;

- контролирующие – дополнительный материал дается в тетрадях со смысловыми пробелами, решение задач.

 

1.4. Виды  заданий- упражнений, применяемых в рабочих тетрадях, их особенности

 

В качестве операций, которые необходимо выполнить учащимся, используются:

* включение  в определение пропущенных ключевых  слов;

* основы  графиков для построения характеристик  и диаграмм;

* таблицы, которые  необходимо последовательно заполнить, внести информацию поясняющего  характера;

* определение  элементов конструкций.

 

 

 

 

1.5. Планирование учебных  занятий с использованием листов  рабочей тетради

 

а) Проанализировать учебный материал темы и выделить понятия, необходимые для представления на листах рабочей тетради.

б) Обосновать логику расположения заданий на листах рабочей тетради и разработать 10 листов по теме уроков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Глава . Методика применения  листов рабочей тетради в учебном  процессе

 

2.1. Листы обучающей рабочей тетради по предмету:

«Основы теплоэнергетики»

 

На примере темы: «Основы технической термодинамики»

 

1. Основные понятия термодинамики

а) Термодинамическая система

Применение законов термодинамики к процессам взаимного превращения тепловой и механической энергии, рассматриваемым в технической термодинамике, позволяет осуществить полный термодинамический анализ реальных процессов.  При этом из совокупности всех участвующих в процессе тел выделяется ___рабочее тело,                           _                                   

а остальные рассматриваются как __________источники и поглотители тепловой энергии.____ В качестве рабочего тела  используются _____газы и пары.         _  Это объясняется тем, что они имеют  большие коэффициенты теплового расширения и могут при нагревании совершать гораздо большую работу, чем жидкости и твердые тела.

При термодинамическом исследовании процессов в зависимости от решаемой задачи выделяется ___________определенная группа тел или идеальное тело,_          которое называется термодинамической системой. Рабочее тело, находящееся в цилиндре и отделенное   поршнем от внешней среды, является примером  термодинамической системы. __Тела, взаимодействующие с системой и влияющие на ее состояние,                        _ называют внешней средой.

 

Упрощенной моделью газообразного вещества является так называемый идеальный газ, ______________у которого объем, занимаемый молекулами, мал по сравнению с общим объемом газа, и сами молекулы рассматриваются как материальные точки, равномерно распределенные в объеме.                _ Силами межмолекулярного взаимодействия в этом случае можно пренебречь.

Реальные газы, наиболее часто встречающиеся в практике, вполне допустимо считать идеальными и пользоваться их закономерностями при выполнении теплотехнических расчетов.

 

б) Основные термодинамические  параметры.

К основным термодинамическим  параметрам состояния газов относятся:   ____________давление (р), температура (Т) и удельный объем (ν).___________________________

Если изменить терморемиссионнное состояние системы (рабочего тела), т. е. подвести или отнять теплоту, сжать газ или дать  ему возможность расшириться, то его параметры изменят свою величину.

 

Давление (р) – ____________сила, действующая на единицу площади поверхности, направленная по нормали к ней._______________  Давление газа- результат воздействия молекул газа на внутреннюю поверхность стенок сосуда, в котором он заключен. Это свойство позволяет использовать газ в качестве рабочего тела в процессах рабочего тела  в процессах преобразования энергии.

Различают _______________абсолютное давление (рабс) и избыточное (ризб),________

которое может быть больше или меньше атмосферного.

Рабс=рб+ризб

где Рабс – абсолютное (полное) давление газа в сосуде;

    рб - атмосферное (барометрическое) давление;

    ризб – избыточное давление

Давление в системе единиц СИ измеряют в_____Паскалях (1 Па=1Н/м2), килопаскалях, мегапаскалях.________ Измерение давления производится_________манометрами  или вакуумметрами,______ если абсолютное давление меньше атмосферного.

 

Температура (Т) – __________параметр, характеризующий степень нагретости тела.            _ Он определяется средней кинетической энергией движения молекул газа.

Для измерения температуры используют две температурные шкалы: _________термодинамическую и международную практическую.                    _ За нуль абсолютной температуры (ОК) принята ______________температура вещества, когда отсутствует хаотическое тепловое движение его молекул и атомов.______  По этой шкале температура всегда положительная (Т>0).

Нуль температуры в международной практической шкале_________

 соответствует температуре плавления льда______при рб =101,325 Па(750 мм рт. ст.), 100˚С(градус Цельсия)- __________температуре кипения воды._____________________

Соотношения между температурами по этим шкалам определяется выражением:

Т=t +273,15

Где Т- абсолютная температура,К (Кельвин);

     t –температура, ˚С.

 

Удельный объем (ν). Если в объеме V, занимаемом газом, соединится масса этого газа в количестве М, выраженного в килограммах, то его удельный объем  может быть вычислен как

ν = V/М (м3/кг).

Обратная величина __________является плотностью газа ρ, соответствующей массе газа, заключенного в единице объема,________________________ т. е.

ρ= М/V (кг/м3).

 

в) Основные законы идеального газа:

 

 Закон Бойля- Мариотта

утверждает, _________что произведение абсолютного давления на удельный объем при постоянной температуре есть величина постоянная:_________________

ρν= const

 

 Закон Гей- Люссака

гласит, ______________ что при постоянном давлении удельный объем изменяется прямо пропорционально изменению абсолютных температур__________________

 ν1 / ν2=Т1/Т2

 Закон Шарля

Заключается в том, _____что при постоянном удельном объеме абсолютные давления газа изменяются прямо пропорционально изменению абсолютных температур_____________________

р1 /р2=Т1/Т2

 

 Закон Авогадро

 В равных объемах различных газов при одинаковых давлениях и температуре содержится одинаковое число молекул.

 Из этого следует, что плотности газов при одинаковых давлениях и температурах пропорциональны их молекулярным массам μ, т. е.

μ1 /ρ1= μ2 /ρ2   или μ1 ν1= μ2 ν2

Произведение  μ ν есть объем моля газа. Молем (киломолем) газа называется _____масса газа в кг, равная его молекулярной массе.            _ Моль газа обозначается также ___ μ и измеряется в кг/кмоль.                                      _

Закон Авогадро можно сформулировать и так: объем киломоля (моля) различных газов при аналогичных физических условиях одинаков. Объем киломоля всех киломоля всех газов при нормальных физических условиях (НФУ) (р= 760 мм рт. ст.=1,013 бар=101,335 кПа; t=0˚С и g=9,81м/с2) равен Vμ=22,4 м3/кмоль.

 

 Закон Дальтона

Рабочее тело представляет собой смесь нескольких газов. Например, в двигателях внутреннего сгорания в состав  продуктов сгорания, являющихся рабочим телом, входят в состав продуктов сгорания, являющихся рабочим телом, входят водород, азот, окись углерода, углекислый газ и пары воды. Если считать, что каждый компонент подчиняется уравнению состояния идеального газа, и компоненты химически не реагируют между собой, то согласно закону Дальтона _______давление  смеси газов рсм равно сумме парциальных давлений отдельных компонентов смеси_______________________

рсм=р1+ р2+ р3+ …+ рn=Σрi

где р1, р2, р3,… рn- парциальные давления компонентов смеси.

Парциальным называется давление компонента, ____которое он создавал бы, находясь один в объеме, занимаемом  смесью, при температуре смеси.____________ Закон Дальтона справедлив только для идеальных газов.

Состав газовой смеси может быть задан  массовыми или объемными долями.

Если масса смеси - Мсм, а масса i-того компонента – Мi, то их отношение определит ____массовую долю___ этого компонента – gi, т. е.

gi = Мi/Мсм

Тогда  Σ gi=1.

Во втором случае объем смеси  и объем каждого компонента одинаков  и по отдельности равен объему сосуда, в котором находится смесь газов. При этом температуры смеси и компонентов также одинаковы, а давления- разные. Для того, чтобы сопоставить компоненты смеси газов по объему, нужно, чтобы компоненты находились при одинаковом давлении, в качестве которого обычно принимают давление смеси. ____Объемы компонентов при давлении смеси___ называют парциальными объемами.  Если объем смеси-Vсм, а объем i-того компонента- Vi, то объемная доля определяется как

ri = __Vi /Vcм __

Чтобы найти Σ ri = Σ (Vi /Vcм)= (Σ  Vi )/Vcм=>, нужно найти сумму парциальных объемов. Согласно закону Бойля- Мариотта для двух состояний i-того компонента имеем:

рi Vcм= рсм Vi

т.е. когда газ _____занимает объем смеси и находится под парциальным давлением и когда он занимает парциальный объем при  давлении смеси.________

Если последнее уравнение записать для каждого компонента смеси и полученные уравнения  просуммировать, то будем иметь

Σрi Vcм= Σрсм Vi , т. к. Σрi = рсм , Σ Vi= Vсм =>  Σri = 1.

Введем понятие моля газовой смеси μсм и определим его значение через массовые  и объемные доли компонентов. Обозначив Ксм – число молей газовой смеси, а Кi – число киломолей i-го компонента, определим

Ксм = ΣКi

 

Через массовые доли:

Тогда μсм =__Мсм /Ксм =Мсм /ΣКi =Mсм/(ΣМi/μi)_____ или  μсм =____1/(Σgi/μi)___

Для вычисления μсм  через объемные доли примем, что Vсм =1 м3.

Тогда ri = Vi /Vcм; Мсм=ρсм Vсм= ρсм.

Но Мсм = ΣМi , а Мi =ρiri. Следовательно, 

ρсм=Σ ρiri. Так как ρсм= μсм/(μν)см= Σriμi /(μν)I, а согласно закону Авогадро

(μν)= (μν)см

Через объемные доли:

μсм = __Σriμi.______

 

Газовая постоянная смеси газов Rсм определяется как

_____Rсм=8315/ μсм или Rсм= Σgi Ri_________________

 

Плотность через массовые доли можно выразить следующим образом:

рсм = ____Мсм/Vсм= 1/(Σgi/рi)______

 

Парциальные давления компонентов ρi определяются из уравнения

рi Vcм= рсм Vi   =>   рi = рсм Vi / Vcм      =>  рi =___ri рсм____

Через массовые доли рi определим  с использованием уравнения состояния газа для смеси и i-го компонента

рсм Vcм   = Мсм RcмТ

рi Vcм   =Мi RiТ

После деления второго равенства на первое имеем:

рi /рсм = Мi Ri/(Мсм Rcм), откуда рi = ___рсм gi (Ri/Rcм) = рсм gi(μcм/μi).______