Теплопередача – это способ изменения внутренней энергии тела при передаче энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы. Существуют следующие виды теплопередачи : теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность

Теплопроводность – это процесс передачи энергии от одного тел а к другому или от одной части тела к дpугой благодаря тепловому движению частиц. Важно, что при теплопроводности не происходит перемещения вещества, от одного тела к другом у или от одной части телa к другой передается энергия.

Разные вещества обладают разной теплопроводностью. Если на дно пробирки, наполненной водой, положить кусочек льда и верхний её конец поместить над пламенем спиртовки, то через некоторое время вода в верхней части пробирки закипит, а лёд при этом не растает. Следовательно, вода, так же как и все жидкости, обладает плохой теплопроводностью.

Ещё более плохой теплопроводность ю обладают газы. Возьмём пробирку, в которой нет ничего, кроме воздуха, и расположим её над пламенем спиртовки. Палец, помещённый в пробирку, не почувствует тепла. Следовательно, воздух и другие газы обладает плохой теплопроводностью.

Хорошими проводниками теплоты являются металлы, самыми плохими - сильно разреженные газы. Это объясняется особенностями их строения. Молекулы газов находятся друг от друга на расстояниях, больших, чем молекулы твёрдых тел, и значительно реже сталкиваются. Поэтому и передача энергии от одних молекул к другим в газах происходит не столь интенсивно, как в твёрдых телах. Теплопроводность жидкости занимает промежуточное положение между теплопроводностью газов и твёрдых тел.

Конвекция

Как известно, газы и жидкости плохо проводят теплоту. В то же время от батарей парового отопления нагревается воздух. Это происходит благодаря такому виду теплопроводности, как конвекция.

Если вертушку, сделанную из бумаги, поместить над источником тепла, то вертушка начнёт вращаться. Это происходит потому, что нагретые менее плотные слои воздуха под действием выталкивающей силы поднимаются вверх, а более холодные движутся вниз и занимают их место, что и приводит к вращению вертушки.

Конвекция - вид теплопередачи, при котором энергия передаётся слоями жидкости или газа. Конвекция связана с переносом вещества, поэтому она может осуществляться только в жидкостях и газах; в твёрдых телах конвекция не происходит.

Излучение

Третий вид теплопередачи - излучение . Если поднести руку к спирали электроплитки, включённой в сеть, к горящей электрической лампочке, к нагретому утюгу, к батарее отопления и т.п., то можно явно ощутить тепло.

Опыты также показывают, что чёрные тела хорошо поглощают и излучают энергию, а белые или блестящие плохо испускают и плохо поглощают её. Они хорошо энергию отражают. Поэтому понятно, почему летом носят светлую одежду, почему дома на юге предпочитают красить в белый цвет.

Путём излучения энергия передаётся от Солнца к Земле. Поскольку пространство между Солнцем и Землёй представляет собой вакуум (высота атмосферы Земли много меньше расстояния от неё до Солнца), то энергия не может передаваться ни путём конвекции, ни путём теплопроводности. Таким образом, для передачи энергии путём излучения не требуется наличия какой-либо среды, эта теплопередача может осуществляться и в вакууме.

Цели:

• повторить способы изменения внутренней энергии;
• актуализировать личностный смысл учащихся к изучению темы;
• способствовать развитию умения сопоставлять факты;
• создавать условия для повышения интереса к изучаемому материалу;
• развивать исследовательские и творческие навыки;
• помочь учащимся осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений;
• создавать условия для развития навыков общения и совместной деятельности.

Демонстрации:

• №1. Перемещение тепла по металлическому стержню
• №2. Перемещение тепла по стержням из разных металлов
• №3. Шевеление бумаги электрического султана над включенной плиткой
• №4. Нагревание марганца в колбе с водой
• №5. Естественная и вынужденная конвекции
• №6. Взаимодействие источника излучения с теплоприемником.

Ход урока

1. Организационный момент. (подравнялись, здравствуйте, садитесь)

На столе: дневник, тетрадь, учебник, ручка, карандаш, линейка. Сели правильно, слушаем внимательно.

Цель урока - повторить домашнее задание, познакомиться с видами теплообмена и объяснить их на основе молекулярно-кинетической теории(знаний о внутреннем строении вещества) и применить полученные знания на практике.

2. Проверка домашнего задания (фронтальный опрос).

1. Устно проверяется №921 Л.

2. Экспериментальное задание №1, стр.10.

3. Способы изменения внутренней энергии тела на примерах.

Учитель: Открыли тетради, записали число и тему урока “Виды теплообмена: теплопроводность, конвекция, излучение”.

3. Изучение нового материала.

Итак, сегодня на уроке мы познакомимся с тремя видами теплообмена.

План изучения вида теплообмена.

1. Определение;

2. Особенности;

3. Где и как можно наблюдать;

4. Использование на практике, учет.

(На этапе актуализации знаний ставится проблемная ситуация.)

Учитель: (дает нескольким учащимся попробовать на ощупь ножницы и карандаш).

Они имеют одинаковую температуру, т.к. давно находятся в классе.

Почему на ощупь ножницы холоднее, чем карандаш?

Ученик: (версий выдвигается много, но чаще неверные).

Учитель: Почему красиво оформленные радиаторы отопления не помещают в комнате у потолка?

Ученик: (на этот вопрос 1-2 учащихся дают верный ответ).

Учитель: Почему в жаркий солнечный летний день мы надеваем легкую, и светлую одежду, закрываем голову светлой шляпой, панамой и т.д.?

Ученик: (версий тоже много, но редко - правильная).

Учитель: Чтобы ответить правильно на эти и другие интересные вопросы обратимся к опытам. В тетради запишите первый вид теплообмена. Обратите внимание на план изучения видов теплообмена, который находится на экране.

Теплопроводность.

Демонстрация опыта №1: стальной стержень со спичками на пластилине нагреваем с одного конца.

Учитель: Что будет происходить? Как передается тепло? Меняется форма стержня?

Происходит бурное обсуждение этих вопросов и в результате учащиеся сами дают определение теплопроводности, записывают в тетрадь.

Теплопроводность - это вид теплообмена, при котором энергия передается частицами, имеющими большую энергию, частицам, имеющим меньшую энергию (от нагретой части тела к холодной).

Учитель: Далее выясняем, как она происходит? (Учитель привлекает учащихся к выяснению этого вопроса с точки зрения внутреннего строения тел. Результат обсуждения: частицы передают энергию в результате теплового движения и взаимодействия частиц (записывается учащимися в тетрадь).

Демонстрация опыта № 2: нагреваем 2 стержня: стальной и медный одновременно.

Учитель: Вещества разные. Одинаково ли они передают тепло? В процессе опыта они видят, что медь нагревается быстрее, чем железо. Результат этих двух опытов позволяет вместе сформулировать особенности этого вида теплообмена, с записью в тетрадь.

Особенности:

1) само вещество не переносится;

2) разные вещества имеют разную теплопроводность

(у металлов – хорошая; у жидкостей – мала; у газов – почти нет)

Учитель: Давайте ответим на вопрос, прозвучавший в начале урока. Почему на ощупь ножницы холоднее, чем карандаш?

Ученик: теплопроводность металла больше, он быстрее забирает тепло от руки, поэтому мы ощущаем прохладу.

Учитель: А где на практике используются полученные нами знания? Найдите ответ на стр.13.

Учитель: записываем второй вид теплообмена.

2. Конвекция.

Демонстрация опыта №3: включенная электрическая плитка, сверху к которой подносят электрический султан.

Учитель: Почему бумага шевелится? В результате обсуждения – вывод: нагретый воздух поднимается вверх (всплывает по закону Архимеда) и шевелит бумагу.

Демонстрация опыта №4: колба с водой и крупинкой марганца нагревается снизу.

Учитель: Что наблюдаем? Учащиеся четко видят, что нагретые подкрашенные слои жидкости поднимаются вверх, и их место занимают холодные. Так что же такое конвекция?

Ученик: Конвекция – это вид теплообмена, при котором тепло переносится самими струями газа или жидкости.

Учитель: запишите в тетрадь.

Демонстрация опыта №5: одна колба с водой и крупинкой марганца нагревается сама, а другая нагревается и постепенно перемешивается.

Учитель: Чем они отличаются? В обоих происходит конвекция. Так чем? В результате обсуждения делается вывод, записывается в тетрадь.

Ученик: их 2 вида: естественная и вынужденная.

Учитель: Какие особенности вы увидели?

Ученик:

1) само вещество переносится;

2) существует только в жидкостях и газах, ее нет в твердых телах,

3) чтобы она происходила, нагревать нужно снизу.

Учитель: Запишите особенности в тетрадь. Мы с вами подошли к ответу на второй вопрос: “Почему красиво оформленные радиаторы отопления не помещают в комнате у потолка?”

Ученик: Нагревание воздуха в комнате происходит в результате конвекции, а чтобы она происходила, нагревать нужно снизу, значит, радиаторы отопления должны быть внизу, под окном, т.е. в самом холодном месте комнаты.

Демонстрация опыта №6: включенная электрическая плитка, к которой сбоку подносится теплоприемник, соединенный с жидкостным манометром.

Учитель: Что наблюдаем? Почему изменился уровень воды в манометре?

Ученик: Воздух в теплоприемнике нагрелся, расширился, в этом колене манометра жидкость опустилась, а в другом поднялась.

Учитель: Каким способом нагрелся воздух в теплоприемнике? Есть здесь теплопроводность? Конвекция?

Ученик: Теплопроводности нет, т.к. между ним и плиткой есть воздух, а у него очень маленькая теплопроводность. Конвекции тоже нет, т.к. теплоприемник не над плиткой, а рядом с ней.

Учитель: Это действительно новый вид теплообмена- излучение (лучистый теплообмен).

Примером являются солнечные лучи и тепловые лучи, испускаемые нагретыми телами. Записали в тетрадь третий вид теплообмена.

Излучение - это теплообмен, при котором энергия переносится электромагнитными лучами.

Особенности:

1) излучают все нагретые тела (твердые, жидкие, газообразные),

2) происходит в вакууме,

3) зависит от цвета поверхностей (темная поверхность лучше излучает и поглощает тепло, светлая- наоборот).

Теперь мы с вами можем ответить на вопрос, поставленный в начале урока:

“Почему в жаркий солнечный летний день мы надеваем легкую и светлую одежду, закрываем голову светлой шляпой, панамой и т.д.?”

Идет обсуждение вопроса и делается вывод.

Ученик: Одежда светлого цвета меньше нагревается в жаркий солнечный летний день, и нам не так жарко.

Учитель: А где на практике используются полученные нами знания? Найдите ответ на стр.17, последний абзац и далее.

Выясняется практическое применение веществ с разной теплопроводностью.

Учащиеся осмысливают практическую значимость, полезность приобретаемых знаний.

3. Домашнее задание.

Желающие ученики могут подготовить к следующему уроку небольшие сообщения о применении теплообмена в природе и технике (“Виды теплопередач в быту, в авиации, в сельском хозяйстве” и др.); №979 из сборника задач В.И. Лукашика, Е.В. Ивановой.

4. Закрепление изученного материала.

Учитель: Закрепление изученного материала (упражнение 1(1) , 2(1), 3(1) по учебнику А.В Перышкина).

Подведение итогов работы на уроке:

• Все ли было на уроке понятно?
• Было ли на уроке интересно?
• Усвоена ли тема урока?

Учитель: Если вопросов нет, то решаем тест.(3 вариант- “3”)

Виды теплообмена (теплопроводность, конвекция, тепловое излучение).

Теплопрово́дность - это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.

Способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности (удельной теплопроводность). Численно эта характеристика равна количеству теплоты, проходящей через материал площадью 1 м² за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте.

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

где - вектор плотности теплового потока - количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, - коэффициент теплопроводности (удельная теплопроводность), - температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье .

Конве́кция- это распространение теплоты,обусловленное перемещением макроскопических элементов среды. Объемы жидкости или газа, перемещаясь из области с большей температурой в область с меньшей температурой,переносят с собой теплоту. Конвективный перенос обычно сопровождается теплопроводностью.

Конвективный перенос может осуществляться в результате свободного или вынужденного движения теплоносителя. Свободное движение возникает тогда, когда частицы жидкости в различных участках системы находятся под воздействием массовых сил различной величины,т.е. когда поле массовых сил не однородно.

Вынужденное движение происходит под действием внешних поверхностных сил. Разность давлений, под действием которой перемещается теплоноситель, создается с помощью насосов, эжекторов, и других устройств.

Теплообмен излучением(радиационный теплообмен)состоит из испускания энергии излучения телом, распространения ее в пространстве между телами и поглощения ее другими телами. В процессе испускания внутренней энергии излучающего тела превращается в энергию электромагнитных волн, которые распространяются во всех направлениях. Тела, расположенные на пути распространения энергии излучения, поглощают часть падающих на них электромагнитных волн, и таким образом энергия излучения превращается во внутреннюю энергию поглощающего тела.

1. Обработка поверхностей тел вращения: шлифование.

Шлифование – процесс обработки всевозможных поверхностей на соответствующем оборудовании с использованием абразивного инструмента. Точность до 6 квалитета. Ra=0.16 ….. 0.32 мкм

Виды шлифования Квалитет Ra (мкм)

Обдирочное 8-9 2,5-5

Предварительное 6-9 1,2-2,5

Окончательное 5-6 0,2-1,2

Тонкое -- 0,25-0,1

Инструмент: шлифовальные и абразивные круги.

Методы шлифования:

Круглошлифовальные станки.

А) Шлифование с продольной подачей

Стол с заготовкой совершает возвратно-поступательное движение (продольная подача),заготовка - круговую подачу; круг – главное движение резания и поперечную подачу.

Б) Врезное шлифование

Круг совершает главное движения резания и поперечную подачу (врезание), заготовка осуществляет круговую подачу.

Достоинства продольного шлифования:

Можно обрабатывать поверхности длиной более 50 мм;

Более точный;

Равномерный износ круга;

Применяют мягкие круги, не требующие частой правки;

Минимальное тепловыделение.

Достоинства врезного шлифования:

Большая производительность;

Возможность многоинструментальной наладки;

Одновременное шлифование шейки и торца.

Недостатки врезного шлифования:

Можно обрабатывать поверхности длиной до 50 мм;

Неравномерный износ круга;

Необходима частая правка круга;

Большое тепловыделение;

Станки повышенной мощности и жесткости.

Бесцентровое шлифование

А) с радиальной подачей – применяется для обработки коротких деталей;

Б) с осевой подачей;

Ось круга устанавливают под углом к оси заготовки, за счет этого получаем осевую подачу. Применяется для обработки длинных, гладких валов.

Шлифование – технологический способ обработки металлов позволяющий получать на деталях поверхности высокого качества с высокой точности размеров.

Шлифование выполняется – шлифовальными кругами, которые режут абразивными зернами из минералов и сверхтвердых материалов, имеющих случайную форму и взаимное расположение.

Особенностью является срезание каждым зерном как режущим зубом небольшого слоя металла, в результате чего на поверхности детали остается царапина ограниченной длины и малой площадью поперечного сечения.

При изготовлении деталей машин и приборов шлифование применяется для завершающей чистовой обработки, позволяя получать поверхности с точностью размеров по 6-7 квалитетам с шероховатостью Ra=0,08..0,32 мкм.

Виды шлифования: наружное круглое, внутреннее круглое, плоское, торцовое.

2. Понятие алгоритма. Его структура.

Алгоритм –упорядоченная совокупность системы правил, определяющая содержание и порядок действий над некоторыми объектами, строгое выполнение которых приводит к решению любой задачи из рассматриваемого класса задач за конечное число шагов.

Базовые структуры алгоритмов - это определенный набор блоков и стандартных способов их соединения для выполнения типичных последовательностей действий.

К основным структурам относятся следующие:

o линейные

o разветвляющиеся

o циклические

Линейными называются алгоритмы, в которых действия осуществляются последовательно друг за другом. Стандартная блок-схема линейного алгоритма приводится ниже:

Разветвляющимся называется алгоритм, в котором действие выполняется по одной из возможных ветвей решения задачи, в зависимости от выполнения условий. В отличие от линейных алгоритмов, в которых команды выполняются последовательно одна за другой, в разветвляющиеся алгоритмы входит условие, в зависимости от выполнения или невыполнения которого выполняется та или иная последовательность команд (действий).

В качестве условия в разветвляющемся алгоритме может быть использовано любое понятное исполнителю утверждение, которое может соблюдаться (быть истинно) или не соблюдаться (быть ложно). Такое утверждение может быть выражено как словами, так и формулой. Таким образом, алгоритм ветвления состоит из условия и двух последовательностей команд.

В зависимости от того, в обоих ветвях решения задачи находится последовательность команд или только в одной разветвляющиеся алгоритмы делятся на полные и не полные (сокращенные).
Стандартные блок-схемы разветвляющегося алгоритма приведены ниже:

Циклическим называется алгоритм, в котором некоторая часть операций (тело цикла - последовательность команд) выполняется многократно. Однако слово «многократно» не значит «до бесконечности». Организация циклов, никогда не приводящая к остановке в выполнении алгоритма, является нарушением требования его результативности - получения результата за конечное число шагов.

Перед операцией цикла осуществляются операции присвоения начальных значений тем объектам, которые используются в теле цикла. В цикл входят в качестве базовых следующие структуры:

o блок проверки условия

o блок, называемый телом цикла

Существуют три типа циклов:

· Цикл с предусловием

· Цикл с постусловием

· Цикл с параметром (разновидность цикла с предусловием)

Если тело цикла расположено после проверки условий, то может случиться, что при определенных условиях тело цикла не выполнится ни разу. Такой вариант организации цикла, управляемый предусловием, называетсяциклом c предусловием .

Возможен другой случай, когда тело цикла выполняется по крайней мере один раз и будет повторяться до тех пор, пока не станет ложным условие. Такая организация цикла, когда его тело расположено перед проверкой условия, носит название цикла с постусловием .

Цикл с параметром является разновидностью цикла с предусловием. Особенностью данного типа цикла является то, что в нем имеется параметр, начальное значение которого задается в заголовке цикла, там же задается условие продолжения цикла и закон изменения параметра цикла. Механизм работы полностью соответствует циклу с предусловием, за исключением того, что после выполнения тела цикла происходит изменение параметра по указанному закону и только потом переход на проверку условия.
Стандартные блок-схемы циклических алгоритмов приведены ниже:

Вопрос 1. Анализ агрегатов подачи топлива в ДЛА

Вопрос 2. Обработка отверстий: сверление, растачивание, зенкерование, развертывание.

Вопрос 3. Виды, разрезы, сечения в машиностроительном черчении

1. Анализ агрегатов подачи топлива в ДЛА

Схемы жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) отличаются главным образом системами подачи топлива . В ЖРД любой схемы давление топлива перед камерой сгорания должно быть больше давления в камере, иначе невозможно будет подавать компоненты топлива через форсунки . Существует две системы подачи топлива – вытеснительная и насосная . Первая более простая и используется преимущественно в двигателях сравнительно небольших ракет, вторая – в двигателях ракет дальнего действия.

СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА НАСОСНАЯ - (жидкостного ракетного двигателя) - совокупность механизмов или устройств, обеспечивающих подачу компонентов топлива из баков в камеру жидкостного ракетного двигателя при помощи насосов. При насосной системе подачи топлива можно получить меньший общий вес силовой установки, чем при вытеснительной системе подачи топлива.

При вытеснительной подаче компоненты топлива подаются в камеру сгорания при помощи сжатого газа , поступающего через редуктор в топливные баки. Редуктор обеспечивает постоянство давления в топливных баках и равномерную подачу топлива в камеру сгорания. В этом случае в баках ракеты устанавливается большое давление, поэтому они должны быть достаточно прочными. Это увеличивает вес конструкции, это увеличивает вес конструкции, что является недостатком всех вытеснительных систем подачи топлива.

2. Обработка отверстий: сверление, растачивание, зенкерование,

развертывание.

Сверлением получают отверстия в сплошном материале. Для неглубоких отверстий используются стандартные сверла диаметром 0,30...80 мм. Существуют два метода сверления: 1) вращается сверло (станки сверлильно-расточных групп); 2) вращается заготовка (станки токарной группы). Обработку отверстий диаметром до 25...40 мм осуществляют спиральными сверлами за один переход, при обработке отверстий больших диаметров (до 80 мм) – за два и более перехода сверлением и рассверливанием или другимиметодами. Для сверления отверстий диаметром свыше 80 мм применяют сверла или сверлильные головки специальных конструкций. При обработке глубоких отверстий (L/D > 10) трудно обеспечить направленность оси отверстия относительно ее внутренней цилиндрической поверхности. Чем больше длина отверстия, тем больше увод инструмента. Для борьбы с уводом сверла или искривлением оси отверстия применяются следующие способы: − применение малых подач, тщательная заточка сверла; − применение предварительного засверливания (зацентровки); − сверление с направлением спирального сверла с помощью кондукторной втулки; − сверление вращающейся заготовки при невращающемся или вращающемся сверле. Это самый радикальный способ устранения увода сверла, так как создаются условия для самоцентрирования сверла; − сверление специальными сверлами при вращающейся или неподвижной заготовке. К специальным сверлам относятся: − полукруглые – разновидность ружейных сверл одностороннего резания, которые применяются для обработки заготовок из материалов, дающих хрупкую стружку (латунь, бронза, чугун); − ружейные – одностороннего резания с внешним отводом СОЖ и внутренним отводом (эжекторные)с пластинами из твердого сплава (припаянными или неперетачиваемыми с механическим креплением), предназначенные для высокопроизводительного сверления; − трепанирующие (кольцевые) сверла (рис. 38, г) для сверления отверстий диаметром 80 мм и более, длиной до 50 мм; Они вырезают в сплошном металле кольцевую поверхность, а остающуюся после такого сверления внутреннюю часть вформе цилиндра можно использовать как заготовку для изготовления других деталей. Зенкерование отверстий – предварительная обработка литых, штампованных или просверленных отверстий под по-следующее развертывание, растачивание или протягивание. При обработке отверстий по 13...11-му квалитету зенкерованиеможет быть окончательной операцией. Зенкерованием обрабатывают цилиндрические углубления (под головки винтов, гнездпод клапаны и др.), торцовые и другие поверхности. Режущим инструментом при зенкеровании является зенкер. Зенкеры изготовляют цельными с числом зубьев 3...8 и бо-лее, диаметром 3...40 мм; насадными диаметром 32...100 мм и сборными регулируемыми диаметром 40...120 мм. Зенкерование является производительным методом: повышает точность предварительно обработанных отверстий, час-тично исправляет искривление оси после сверления. Для повышения точности обработки используют приспособления с кон-дукторными втулками. Зенкерованием обрабатывают сквозные и глухие отверстия. Зенкеры исправляют, но не устраняют полностью оси отверстия, достигаемая шероховатость Rа = 12,5...6,3 мкм. Развертывание отверстий – чистовая обработка отверстий с точностью до 7-го квалитета. Развертыванием обрабаты-вают отверстия тех же диаметров, что и при зенкеровании. Развертки рассчитаны на снятие малого припуска. Они отличают-ся от зенкеров большим числом (6...14) зубьев. Развертыванием достигается высокая точность диаметральных размеров иформы, а также малая шероховатость поверхности. Следует отметить, что обработанное отверстие получается несколькобольшего диаметра, чем диаметр самой развертки. Такая разбивка может составлять 0,005...0,08 мм. Для получения отверстий 7 квалитета применяют двукратное развертывание; IТ6 – трехкратное, под окончательное раз-вертывание припуск оставляют 0,05 мм и менее.Растачивание основных отверстий (определяющих конструкцию детали) произво-дится на: горизонтально-расточных, координатно-расточных, радиально-сверлильных,карусельных и агрегатных станках, многоцелевых обрабатывающих центрах, а также внекоторых случаях и на токарных станках. Существуют два основных способа растачивания: растачивание, при котором вращается заготовка (на станках токарнойгруппы), и растачивание, при котором вращается инструмент (на станках расточной группы) Типичными для токарных станков операциями являются растачивание одиночного отверстия и растачивание соосных отверстий универсальным методом и резцом (резцами).

Сверление - один из наиболее распространенных способов получения цилиндрических отверстий глухих и сквозных в сплошном материале Когда требования по точности не выходят за 11-12 квалитет. Процесс сверления совершается при двух совместных движениях: вращение сверла или детали вокруг оси отверстия (главное движение) и поступательном движении сверла вдоль оси (движение подачи).

При работе на сверлильном станке сверло совершает оба движения, заготовка крепится неподвижно на столе станка. При работе на токарных и револьверных станках, а так же на токарных автоматах вращается деталь, а сверло совершает поступательное перемещение вдоль оси.

1. передняя поверхность - винтовая поверхность, по которой сходит стружжа.
2. задняя поверхность - поверхность обращенная к поверхности резания.
3. режущая кромка - линия образованная пересечением передней и задней поверхности.
4. ленточка - узкая полоска на цилиндрической поверхности сверла, расположенная вдоль оси. Обеспечивает сверлу направление.
5. поперечная кромка - линия образованная в результате пересечения обеих задних поверхностей
2φ от 90-2400; ω до 300, γ-передний угол(к центру меньше, к периферии увеличивается)

Зенкерование – обработка предварительно полученных отверстий для придания им более правильной геометрической формы, повышения точности и снижения шероховатости. Многолезвийный режущим инструментом – зенкером, который имеет более жесткую рабочую част, отсутствует! число зубьев не менее трех (рис.19.3.г).

Развертывание – окончательная обработка цилиндрического или конического отверстия разверткой в целях получения высокой точности и низкой шероховатости. Развертки – многолезвийный инструмент, срезающий очень тонкие слои с обрабатываемой поверхности (рис.19.3.д).

Растачивают отверстия на токарных станках тогда, когда сверление, рассверливание или зенкерование не обеспечивают необходимой точности размеров отверстия, а также чистоты обработанной поверхности, либо когда отсутствует сверло или зенкер требуемого диаметра.

При растачивании отверстий на токарных станках можно получить отверстие не выше 4-3-го класса точности и чистоту обработанной поверхности 3-4 при черновой обработке и 5-7 при чистовой.

Расточные резцы и их установка. Растачивают отверстия на токарных станках расточными резцами (рис. 118). В зависимости от вида растачиваемого отверстия различают: расточные резцы для сквозных отверстия (рис. 118, а) и расточные резцы для глухих отверстий (рис. 118, б). Эти резцы отличаются между собой главным углом в плане φ. При растачивании сквозных отверстий (рис. 118, а) главный угол в плане φ=60°. Если растачивается глухое отверстие с уступом 90°, то главный угол в плане φ=90° (рис. 118, б) и резец работает как упорно-проходной или φ=95° (рис. 118, в) - резец работает с продольной подачей как упорно-проходной, а затем с поперечной подачей как подрезной.

2. Виды, разрезы, сечения в машиностроительном черчении

Виды

4. Виды на чертеже располагаются следующим образом:

5. Расположение видов

6. Если виду располагаются не по проекционной связи, то их нужно указывать по стрелке.

7. Указание видов вне проекционной связи

Разрезы

9. На разрезах указывается то, что находится за секущей плоскостью.

10. На чертеже виды могут быть совмещены с разрезами. В качестве границы между видом и разрезом может

11. быть использована только штрихпунктирная линия или волнистая линия.

13. Разрезы

Сечения

15. На сечениях изображается то, что находиться в секущей плоскости.

16. Если сечение распадается на несколько частей, то вместо сечения следует использовать разрез.

17. Изображение сечения не чертеже

Изображение обращенной к наблюдателю видимой части поверхности предмета называют видом.

ГОСТ 2.305-68 устанавливает следующее название основных видов, получаемых на основных плоскостях проекций (см. рис. 165): 7 - вид спереди (главный вид); 2 - вид сверху; 3 - вид слева; 4 - вид справа; 5 - вид снизу; б - вид сзади. В практике более широко применяются три вида: вид спереди, вид сверху и вид слева.

Основные виды обычно располагаются в проекционной связи между собой. В этом случае название видов на чертеже надписывать не нужно.

Если какой-либо вид смещен относительно главного изображения, проекционная связь его с главным видом нарушена, то над этим видом выполняют надпись по типу «А» (рис. 166).

Изображение предмета, мысленно рассеченного одной или несколькими плоскостями, называют разрезом. Мысленное рассечение предмета относится только к данному разрезу и не влечет за собой изменения других изображений того же предмета. На разрезе показывают то, что получается в секущей плоскости и что расположено за ней.

Разрезы применяются для изображения внутренних поверхностей предмета, чтобы избежать большого количества штриховых линий, которые могут перекрывать друг друга при сложном внутреннем строении предмета и затруднять чтение чертежа.

Чтобы выполнить разрез, необходимо: в нужном месте предмета мысленно провести секущую плоскость (рис. 173, а); часть предмета, находящегося между наблюдателем и секущей плоскостью, мысленно отбросить (рис. 173, б), оставшуюся часть предмета проецировать на соответствующую плоскость проекций, изображение выполнить или на месте соответствующего вида, или на свободном поле чертежа (рис. 173, в); плоскую фигуру, лежащую в секущей плоскости, заштриховать; при необходимости дать обозначение разреза.

Рис. 173 Выполнение разреза

В зависимости от числа секущих плоскостей разрезы разделяются на простые - при одной секущей плоскости, сложные - при нескольких секущих плоскостях.

В зависимости от положения секущей плоскости относительно горизонтальной плоскости проекций разрезы разделяются на:

горизонтальные - секущая плоскость параллельна горизонтальной плоскости проекций;

вертикальные - секущая плоскость перпендикулярна горизонтальной плоскости проекций;

наклонные - секущая плоскость составляет с горизонтальной плоскостью проекций угол, отличный от прямого.

Вертикальный разрез называют фронтальным, если секущая плоскость параллельна фронтальной плоскости проекций, и профильным, если секущая плоскость параллельна профильной плоскости проекций.

Сложные разрезы бывают ступенчатыми, если секущие плоскости параллельны между собой, и ломаными, если секущие плоскости пересекаются между собой.

Разрезы называются продольными, если секущие плоскости направлены вдоль длины или высоты предмета, или поперечными, если секущие плоскости направлены перпендикулярно длине или высоте предмета.

Местные разрезы служат для выявления внутреннего строения предмета в отдельном ограниченном месте. Местный разрез выделяется на виде сплошной волнистой тонкой линией.

Положение секущей плоскости указывают разомкнутой линией сечения. Начальные и конечные штрихи линии сечения не должны пересекать контур соответствующего изображения. На начальном и конечном штрихах нужно ставить стрелки, указывающие направление взгляда (рис. 174). Стрелки должны наноситься на расстоянии 2...3 мм от внешнего конца штриха. При сложном разрезе штрихи разомкнутой линии сечения проводят также у перегибов линии сечения.

Рис. 174 Стрелки, указывающие направление взгляда

Около стрелок, указывающих направление взгляда с внешней стороны угла, образованного стрелкой и штрихом линии сечения, на горизонтальной строке наносят прописные буквы русского алфавита (рис. 174). Буквенные обозначения присваиваются в алфавитном порядке без повторений и без пропусков, за исключением букв И, О, X, Ъ, Ы, Ь .

Сам разрез должен быть отмечен надписью по типа «А - А» (всегда двумя буквами, через тире).

Если секущая плоскость совпадает с плоскостью симметрии предмета, а разрез выполнен на месте соответствующего вида в проекционной связи и не разделен каким-либо другим изображением, то для горизонтальных, вертикальных и профильных разрезов отмечать положение секущей плоскости не нужно и разрез надписью не сопровождать. На рис. 173 фронтальный разрез не обозначен.

Простые наклонные разрезы и сложные разрезы обозначают всегда.

В естественных условиях передача внутренней энергии тем теплообмена всегда происходит в строго определенном направлении: от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Когда же температуры тел становятся одинаковыми, наступает состояние теплового равновесия: тела обмениваются энергией в равных количествах.

Совокупность явлений, связанных с переходом тепловой энергии из одних частей пространства в другие, который обусловлен различием температур этих частей, называют в общем случае теплообменом. В природе существует несколько видов теплообмена. Существуют три способа передачи количества теплоты от одного тела к другому: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность.

Поместим в пламя спиртовки конец металлического стержня. К стержню на равных расстояниях друг от друга прикрепим с помощью воска несколько спичек. При нагревании одного конца стержня восковые шарики плавятся, и спички одна за другой падают. Это свидетельствует о том, что, внутренняя энергия передается от одного конца стержня к другому.

Рисунок 1 Демонстрация процесса теплопроводности

Выясним причину этого явления.

При нагревании конца стержня интенсивность движения частиц, из которых состоит металл, возрастает, их кинетическая энергия увеличивается. Вследствие хаотичности теплового движения они сталкиваются с более медленными частицами соседнего холодного слоя металла и передают им часть своей энергии. В результате этого внутренняя энергия передается от одного конца стержня к другому.

Передача внутренней энергии от одной части тела к другой в результате теплового движения его частиц называется теплопроводностью.

Конвекция

Передача внутренней энергии путем теплопроводности происходит главным образом в твердых телах. В жидких и газообразных телах передача внутренней энергии осуществляется и другими способами. Так, при нагревании воды плотность ее нижних, более горячих, слоев уменьшается, а верхние слои остаются холодными и плотность их не изменяется. Под действием сил тяжести более плотные холодные слои воды опускаются вниз, а нагретые поднимаются вверх: происходит механическое перемешивание холодных и нагретых слоев жидкости. Вся вода прогревается. Аналогичные процессы происходят и в газах.

Передача внутренней энергии вследствие механического перемешивания нагретых и холодных слоев жидкости или газа называется конвекцией.

Явление конвекции играет большую роль в природе и технике. Конвекционные потоки вызывают постоянное перемешивание воздуха в атмосфере, благодаря чему состав воздуха во всех местах Земли практически одинаков. Конвекционные течения обеспечивают непрерывное поступление свежих порций кислорода к пламени в процессах горения. Вследствие конвекции происходит выравнивание температуры воздуха в жилых помещениях при отоплении, а также воздушное охлаждение приборов при работе различной радиоэлектронной аппаратуры.

Рисунок 2 Обогрев и выравнивание температуры воздуха в жилых помещениях при отоплении вследствие конвекции

Излучение

Передача внутренней энергии может происходить и путем электромагнитного излучения. Это легко обнаружить на опыте. Включим в сеть электронагревательную печь. Она хорошо обогревает руку, когда мы подносим ее не только сверху, но и сбоку печи. Теплопроводность воздуха очень мала, а конвекционные потоки поднимаются вверх. В этом случае энергия от раскаленной электрическим током спирали в основном передается способом излучения.

Передача внутренней энергии путем излучения осуществляется не частицами вещества, а частицами электромагнитного поля - фотонами. Они не существуют внутри атомов «в готовом виде», подобно электронам или протонам. Фотоны возникают при переходе электронов из одного электронного слоя в другой, расположенный ближе к ядру, и при этом уносят с собой определенную порцию энергии. Достигая другого тела, фотоны поглощаются его атомами и целиком передают им свою энергию.

Передача внутренней энергии от одного тела к другому вследствие ее переноса частицами электромагнитного поля - фотонами, называется электромагнитным излучением. Любое тело, температура которого выше температуры окружающей среды, излучает свою внутреннюю энергию в окружающее пространство. Количество энергии, излучаемое телом в единицу времени, резко возрастает с повышением его температуры.

Рисунок 3 Опыт, иллюстрирующий передачу внутренней энергии горячего чайника через излучение

Рисунок 4 Излучение от Солнца

Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Теплопроводность

В термодинамически неравновесных системах возникают особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса, в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы, количества движения. К явлениям переноса относятся теплопроводность (обусловлена переносом энергии), диффузия (обусловлена переносом массы) и внутреннее трение (обусловлено переносом количества движения). Для этих явлений перенос энергии, массы и количества движения всегда происходит в направлении, обратном их градиенту, т. е. система приближается к состоянию термодинамического равновесия.

Если в одной области газа средняя кинетическая энергия молекул больше, чем в другой, то с течением времени вследствие постоянных столкновений молекул происходит процесс выравнивания средних кинетических энергий молекул, т. е., иными словами, выравнивание температур.

Процесс передачи энергии в форме теплоты подчиняется закону теплопроводности Фурье: количество теплоты q, которое переносится за единицу времени через единицу площади, прямо пропорционально - градиенту температуры, равному скорости изменения температуры на единицу длины х в направлении нормали к этой площади:

, (1)

где λ - коэффициент теплопроводности или теплопроводность. Знак минус показывает, что при теплопроводности энергия переносится в сторону убывания температуры. Теплопроводность λ равна количеству теплоты, переносимой через единицу площади за единицу времени при температурном градиенте, равном единице.

Очевидно, что теплота Q, прошедшая посредством теплопроводности через площадь S за время t, пропорциональна площади S, времени t и градиенту температуры :

Можно показать, что

(2)

где с V - удельная теплоемкость газа при постоянном объеме (количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг газа на 1 К при постоянном объеме), ρ - плотность газа, <υ> - средняя арифметическая скорость теплового движения молекул, <l > - средняя длина свободного пробега.

Т.е. видно от каких причин зависит количество энергии, передаваемое путем теплопроводности, например, из комнаты через стенку на улицу. Очевидно, что из комнаты на улицу передается энергии тем больше, чем больше площадь стенки S, чем больше разность температур Δt в комнате и на улице, чем больше времени t происходит теплообмен между комнатой и улицей и чем меньше толщина стенки (толщина слоя вещества) d: ~.

Кроме того, количество энергии, передаваемое путем теплопроводности, зависит от материала, из которого изготовлена стенка. Различные вещества при одинаковых условиях передают путем теплопроводности разное количество энергии. Количество энергии, которое передается путем теплопроводности через каждую единицу площади слоя вещества за единицу времени при разности температур между его поверхностями в 1°С и при его толщине в 1 м (единицу длины), может служить мерой способности вещества передавать энергию путем теплопроводности. Эту величину называют коэффициентом теплопроводности. Чем больше коэффициент теплопроводности λ, тем больше энергии передается слоем вещества. Наибольшей теплопроводностью обладают металлы, несколько меньшей – жидкости. Наименьшей теплопроводностью обладает сухой воздух и шерсть. Этим и объясняются теплоизолирующие свойства одежды у человека, перьев у птицы и шерсти у животных.

Предмет: Физика и астрономия

Класс: 8 рус

Тема: Теплопроводность, конвекция, излучение.

Тип урока: Комбинированный

Цель занятия:

Учебная: познакомить с понятием теплопередачи, с видами теплопередачи, объяснить, что передача теплоты при любом из видов теплопередачи всегда идет в одном направлении; что в зависимости от внутреннего строения теплопроводность различных веществ(твердых, жидких и газообразных) различна, что черная поверхность лучший излучатель и лучший поглотитель энергии.

Развивающая: развить познавательный интерес к предмету.

Воспитательная: воспитать чувство ответственности, способность грамотно и четко выражать свои мысли, уметь держать себя и работать в коллективе

Межпредметная связь: химия, математика

Наглядные пособия: 21-30 рисунки, таблица теплопроводности

Технические средства обучения: __________________________________________________

_______________________________________________________________________

Структура урока

1. О рганизация урока (2 мин.)

Приветствие учащихся

Проверка явки учащихся и готовности класса к уроку.

2. Опрос домашнего задания(15 мин) Тема: Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии.

3. Объяснение нового материала. (15 мин)

Способ изменения внутренней энергии при котором частицы более нагретого тела, имея большую кинетическую энергию, при контакте с менее нагретым телом передают энергию непосредственно частицам менее нагретого тела называют теплопередачей Существуют три способа теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

Эти виды теплопередачи имеют свои особенности, однакопередача теплоты при каждом из них всегда идет в одном направлении:от более нагретого тела к менее нагретому . При этом внутренняя энергия более нагретого тела уменьшается, а более холодного –увеличивается.

Явление передачи энергии от более нагретой части тела к менее нагретой или от более нагретоготела к менее нагретому через непосредственный контакт или промежуточные тела называется теплопроводностью.

В твердом теле частицы постоянно находятся в колебательном движении, но не изменяют своего равновесного состояния. По мере роста температуры тела при его нагревании молекулы начинают колебаться интенсивнее, так как увеличивается их кинетическая энергия. Часть этой увеличившейся энергии постепенно передается от одной частицы к другой, т.е. от одной части тела к соседнтм частям тела и т.д. Но не все твердые тела одинаково передают энергию. Среди них есть так называемые изоляторы, у которых механизм теплопроводности происходит достаточно медленно. К ним относятся асбест, картон, бумага, войлок, нранит, дерево, стекло и ряд других твердых тел. Большую теплопроводность имеют медб, серебро. Они являются хорошими проводниками тепла.

Ужидкостей теплопроводность невелика. При нагревании жидкости внутренняя энергия переносится из более нагретой области в менее нагретую при соударениях молекул и частично за счет диффузии: юолее быстрые молекулы проникают в менее нагретую область.

Вгазах, особенно в разреженных, молекулы находятся на достаточно больших расстояниях друг от друга, поэтому их теплопроводность еще меньше, чем у жидкостей.

Совершенным изолятором является вакуум , поптому что в нем отсутствуют частицы для передачи внутренней энергии.

Взависимости от внутреннего состояния теплопроводность разных веществ(твердых, жидуих и газообразных) различна.

Теплопроводность зависит от характера переноса энергии в веществе и не связана перемещением самого вещества в теле.

Известно, что теплопроводность воды мала, и при нагревании верхнего слоя воды нижний слой остается холдным. Воздух еще хуже, чем вода, проводит тепло.

Конвекция - это процесс теплопередачи, при котором энергия переносится струями жидкости или газа.Конвекция в переводе с латинского означает «перемешивание». Конвекция отсутствует в твердых телах и не имеет места в вакууме.

Широко используемая в быту и технике ковекция является естественной или свободной .

Когда для равномерного перемешивания жидкостей или газов их перемешивают насосом или мешалкой конвекция называется вынужденной.

Теплоприемник –это прибор, представляющий собойплоскую цилиндрическую емкость из металла, одна сторона которой черная, а другая блестящая. Внутри нее имеется воздух, который при нагревании может расширяться и выходить наружу через отверстие.

В случае, когда теплота передается от нагретого тела к теплоприемнику с помощью невидимых глазом тепловых лучей вид теплопередачи называется излучением или лучистым теплообменом

Поглощением называетсяпроцесс превращения энергии излучения во внутреннюю энергию тела

Излучением (или лучистым теплообменом)- называется процесс передачи энергии от одного тела к другому с помощью электромагнитных волн.

Чем больше температура тела, тем выше интенсивность излучения. Передача энергии излучением не нуждается в среде: тепловые лучи могут распространяться и через вакуум.

Черная поверхность -лучший излучатель и лучший поглотитель, а затем следуют грубая, белая и полированная поверхности.

Хорошие поглотители энергии- хорошие излучатели, а плохие поглотители- плохие излучатели энергии.

4. Закрепление : (10 мин) вопросы для самопроверки, задания и упражнения

ные задания:1)Сравнение теплопроводности металла и стекла, воды и воздуха, 2)Наблюдение конвекции в жилом помещении.

6. Оценка знаний учащихся.(1 мин)

Основная литература: Физика и астрономия 8 класс

Дополнительная литература: Н. Д. Бытько «Физика» части 1 и 2