Argomento: Fisica e Astronomia

Classe: 8 russi

Soggetto: Conduzione termica, convezione, irraggiamento.

Tipo di lezione: Combinato

Scopo della lezione:

Educativo: introdurre il concetto di trasferimento di calore, tipi di trasferimento di calore, spiegare che il trasferimento di calore con qualsiasi tipo di trasferimento di calore va sempre in una direzione; da cui dipende struttura interna La conduttività termica delle diverse sostanze (solida, liquida e gassosa) è diversa, quindi una superficie nera è il miglior emettitore e il miglior assorbitore di energia.

Evolutivo: sviluppare interesse cognitivo all'argomento.

Educativo: sviluppare il senso di responsabilità, la capacità di esprimere con competenza e chiarezza i propri pensieri, essere in grado di comportarsi e lavorare in squadra

Comunicazione intersoggettiva: chimica, matematica

Ausili visivi: 21-30 disegni, tabella di conducibilità termica

Ausili tecnici per la formazione: ___________________________________________________

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Struttura della lezione

1. DIorganizzazione delle lezioni(2 minuti.)

Saluto agli studenti

Controllo della presenza degli studenti e della preparazione alla lezione.

2. Sondaggio sui compiti (15 minuti) Argomento: Energia interna. Modi per cambiare Energia interna.

3. Spiegazione del nuovo materiale. (15 minuti)

Viene chiamato un metodo per modificare l'energia interna in cui le particelle di un corpo più riscaldato, aventi maggiore energia cinetica, a contatto con un corpo meno riscaldato trasferiscono energia direttamente alle particelle di un corpo meno riscaldatotrasferimento di calore Esistono tre metodi di trasferimento del calore: conducibilità termica, convezione e irraggiamento.

Questi tipi di trasferimento di calore hanno le loro caratteristiche, tuttavia, il trasferimento di calore con ciascuno di essi va sempre nella stessa direzione: da un corpo più riscaldato ad uno meno riscaldato . In questo caso l’energia interna di un corpo più caldo diminuisce, mentre quella di un corpo più freddo aumenta.

Il fenomeno del trasferimento di energia da una parte del corpo più riscaldata a una meno riscaldata o da un corpo più riscaldato a uno meno riscaldato attraverso il contatto diretto o corpi intermedi è chiamatoconduttività termica.

In un corpo solido, le particelle sono costantemente in movimento oscillatorio, ma non cambiano il loro stato di equilibrio. Quando la temperatura di un corpo aumenta quando viene riscaldato, le molecole iniziano a vibrare più intensamente, come loro energia cinetica. Parte di questa maggiore energia viene gradualmente trasferita da una particella all'altra, cioè da una parte del corpo alle parti vicine del corpo, ecc. Ma non tutti i solidi trasferiscono energia allo stesso modo. Tra questi ci sono i cosiddetti isolanti, in cui il meccanismo di conduzione termica avviene piuttosto lentamente. Questi includono amianto, cartone, carta, feltro, granito, legno, vetro e una serie di altri solidi. Medb e argento hanno una maggiore conduttività termica. Sono buoni conduttori di calore.

I liquidi hanno una bassa conduttività termica. Quando un liquido viene riscaldato, l'energia interna viene trasferita da una regione più riscaldata a una regione meno riscaldata durante le collisioni tra molecole e in parte a causa della diffusione: le molecole più veloci penetrano in una regione meno riscaldata.

Nei gas, soprattutto quelli rarefatti, le molecole si trovano a distanze abbastanza grandi l'una dall'altra, quindi la loro conduttività termica è addirittura inferiore a quella dei liquidi.

L'isolante perfetto è vuoto , perché manca di particelle per trasferire l'energia interna.

A seconda dello stato interno, la conduttività termica delle diverse sostanze (solida, liquida e gassosa) è diversa.

La conduttività termica dipende dalla natura del trasferimento di energia in una sostanza e non è correlata al movimento della sostanza stessa nel corpo.

È noto che la conduttività termica dell'acqua è bassa e quando lo strato superiore dell'acqua viene riscaldato, lo strato inferiore rimane freddo. L’aria è un conduttore di calore ancora peggiore dell’acqua.

Convezione - è un processo di trasferimento di calore in cui l'energia viene trasferita mediante getti di liquido o gas: convezione in latino"miscelazione". La convezione non esiste nei solidi e non avviene nel vuoto.

Ampiamente utilizzata nella vita quotidiana e nella tecnologia, la covezione è naturale o gratuito .

Quando liquidi o gas vengono miscelati con una pompa o un agitatore per mescolarli uniformemente, si parla di convezione costretto.

Un dissipatore di calore è un dispositivo costituito da un contenitore cilindrico piatto in metallo, di cui un lato è nero e l'altro lucido. Al suo interno c'è aria che, una volta riscaldata, può espandersi e fuoriuscire attraverso il foro.

Nel caso in cui il calore viene trasferito da un corpo riscaldato a un dissipatore di calore mediante raggi di calore invisibili all'occhio, viene chiamato il tipo di trasferimento di caloreradiazione o trasferimento di calore radiante

Assorbimento chiamato il processo di conversione dell'energia delle radiazioni in energia interna del corpo

Radiazione (o trasferimento di calore radiante) è il processo di trasferimento di energia da un corpo a un altro utilizzando onde elettromagnetiche.

Maggiore è la temperatura corporea, maggiore è l’intensità della radiazione. Il trasferimento di energia per irraggiamento non necessita di un mezzo: i raggi di calore possono propagarsi anche nel vuoto.

Superficie nera-miglior emettitore e miglior assorbitore, seguiti da superfici ruvide, bianche e lucide.

I buoni assorbitori di energia sono buoni emettitori di energia, mentre i cattivi assorbitori di energia sono cattivi emettitori di energia.

4. Consolidamento:(10 minuti) Domande di autotest, compiti ed esercizi

compiti specifici: 1) Confronto della conduttività termica di metallo e vetro, acqua e aria, 2) Osservazione della convezione in un soggiorno.

6. Valutazione delle conoscenze degli studenti (1 min)

Letteratura di base: Fisica e astronomia grado 8

Letture aggiuntive: N. D. Bytko “Fisica” parti 1 e 2

Determinato dall'intenso movimento caotico delle molecole e degli atomi di cui è composta questa sostanza. La temperatura è una misura dell'intensità del movimento molecolare. La quantità di calore posseduta da un corpo ad una data temperatura dipende dalla sua massa; ad esempio, alla stessa temperatura, una tazza grande d'acqua contiene più calore di una piccola e un secchio d'acqua ne contiene acqua fredda potrebbe essercene di più che in una tazza di acqua calda(anche se la temperatura dell'acqua nel secchio è inferiore). Il calore gioca un ruolo importante nella vita umana, compreso il funzionamento del suo corpo. Parte dell'energia chimica contenuta negli alimenti viene convertita in calore, mantenendo così la temperatura corporea intorno ai 37 gradi Celsius. Il bilancio termico del corpo umano dipende anche dalla temperatura ambiente, e le persone sono costrette a spendere molta energia per il riscaldamento residenziale e locali di produzione in inverno e per rinfrescarli in estate. La maggior parte di questa energia proviene da motori termici, ad esempio, impianti di caldaie e turbine a vapore di centrali elettriche che bruciano combustibili fossili (carbone, petrolio) e generano elettricità.

Fino alla fine del XVIII secolo. il calore era considerato una sostanza materiale, ritenendo che la temperatura di un corpo fosse determinata dalla quantità di “fluido calorico” o “calorico” che contiene. Successivamente, B. Rumford, J. Joule e altri fisici dell'epoca, attraverso ingegnosi esperimenti e ragionamenti, confutarono la teoria "calorica", dimostrando che il calore è senza peso e può essere ottenuto in qualsiasi quantità semplicemente movimento meccanico. Il calore in sé non è una sostanza: è solo l'energia del movimento dei suoi atomi o molecole. Questa è precisamente la comprensione del calore a cui aderisce la fisica moderna.

Trasferimento di caloreè il processo di trasferimento di calore all'interno di un corpo o da un corpo all'altro, causato da una differenza di temperatura. L'intensità del trasferimento di calore dipende dalle proprietà della sostanza, dalla differenza di temperatura e obbedisce alle leggi della natura stabilite sperimentalmente. Per creare sistemi di riscaldamento o raffreddamento funzionanti in modo efficiente, vari motori, centrali elettriche e sistemi di isolamento termico, è necessario conoscere i principi del trasferimento di calore. In alcuni casi lo scambio termico non è auspicabile (isolamento termico dei forni fusori, astronavi ecc.), mentre in altri dovrà essere il più grande possibile (caldaie a vapore, scambiatori di calore, utensili da cucina).

dove, come prima, Q- flusso di calore (in joule al secondo, cioè in W), UNè la superficie del corpo radiante (in m2), e T 1 e T 2 - temperature (in Kelvin) del corpo radiante e dell'ambiente che assorbe questa radiazione. Coefficiente Sè chiamata costante di Stefan-Boltzmann ed è pari a (5,66961 x 0,00096) x 10 -8 W/(m 2 DK 4).

La legge presentata sulla radiazione termica è valida solo per un emettitore ideale, il cosiddetto corpo assolutamente nero. Nessun corpo reale è così, sebbene una superficie nera e piatta nelle sue proprietà si avvicini a un corpo assolutamente nero. Le superfici luminose emettono relativamente debolmente. Per tenere conto della deviazione dall'idealità di numerosi corpi “grigi”, viene introdotto nella parte destra dell'espressione che descrive la legge di Stefan-Boltzmann un coefficiente inferiore all'unità, chiamato emissività. Per una superficie nera piatta questo coefficiente può raggiungere 0,98 e per uno specchio di metallo lucido non supera 0,05. Di conseguenza, la capacità di assorbimento della radiazione è elevata per un corpo nero e bassa per un corpo a specchio.

Gli spazi residenziali e gli uffici sono spesso riscaldati con piccoli corpi scaldanti elettrici; il bagliore rossastro delle loro spirali è una radiazione termica visibile, vicino al limite della parte infrarossa dello spettro. La stanza viene riscaldata dal calore, trasportato principalmente dalla parte invisibile della radiazione infrarossa. I dispositivi per la visione notturna utilizzano una sorgente di radiazione termica e un ricevitore sensibile agli infrarossi per consentire la visione al buio.

Il Sole è un potente emettitore di energia termica; riscalda la Terra anche a una distanza di 150 milioni di km. Intensità della radiazione solare registrata anno dopo anno da stazioni dislocate in numerose località globo, è di circa 1,37 W/m2. L’energia solare è la fonte della vita sulla Terra. È in corso la ricerca di modi per utilizzarlo nel modo più efficace. Creato pannelli solari, consentendo di riscaldare le case e ricevere energia elettrica per il fabbisogno domestico.

In condizioni naturali, il trasferimento dell'energia interna allo scambio termico avviene sempre in una direzione strettamente definita: da un corpo con più alta temperatura ad un corpo con temperatura più bassa. Quando le temperature dei corpi diventano uguali si verifica uno stato di equilibrio termico: i corpi si scambiano energia in quantità uguali.

L'insieme dei fenomeni legati al passaggio dell'energia termica da una parte all'altra dello spazio, causato dalla differenza di temperatura di queste parti, viene generalmente chiamato scambio di calore. In natura esistono diversi tipi di trasmissione del calore. Esistono tre modi per trasferire calore da un corpo a un altro: conducibilità termica, convezione e irraggiamento.

Conduttività termica.

Posiziona l'estremità di un'asta di metallo nella fiamma della lampada ad alcool. Attacciamo diversi fiammiferi all'asta a uguale distanza l'uno dall'altro usando la cera. Quando un'estremità dell'asta viene riscaldata, le palline di cera si sciolgono e i fiammiferi cadono uno dopo l'altro. Ciò indica che l'energia interna viene trasferita da un'estremità all'altra dell'asta.

Figura 1 Dimostrazione del processo di conduzione termica

Scopriamo il motivo di questo fenomeno.

Quando l'estremità dell'asta viene riscaldata, aumenta l'intensità del movimento delle particelle che compongono il metallo e aumenta la loro energia cinetica. A causa della casualità del movimento termico, entrano in collisione con le particelle più lente dello strato freddo di metallo adiacente e trasferiscono loro parte della loro energia. Di conseguenza, l'energia interna viene trasferita da un'estremità all'altra dell'asta.

Il trasferimento di energia interna da una parte all'altra di un corpo a seguito del movimento termico delle sue particelle è chiamato conduttività termica.

Convezione

Il trasferimento di energia interna per conduzione termica avviene principalmente nei solidi. Nei corpi liquidi e gassosi, il trasferimento di energia interna viene effettuato in altri modi. Pertanto, quando l'acqua viene riscaldata, la densità dei suoi strati inferiori e più caldi diminuisce, mentre gli strati superiori rimangono freddi e la loro densità non cambia. Sotto l'influenza della gravità, gli strati d'acqua freddi più densi cadono e quelli riscaldati si alzano: avviene la miscelazione meccanica degli strati di liquido freddi e riscaldati. Tutta l'acqua si riscalda. Processi simili si verificano nei gas.

Il trasferimento di energia interna dovuto alla miscelazione meccanica di strati caldi e freddi di liquido o gas è chiamato convezione.

Il fenomeno della convezione gioca un ruolo importante nella natura e nella tecnologia. Le correnti di convezione causano una costante miscelazione dell'aria nell'atmosfera, grazie alla quale la composizione dell'aria in tutti i luoghi della Terra è quasi la stessa. Le correnti di convezione forniscono una fornitura continua di nuove porzioni di ossigeno alla fiamma durante i processi di combustione. A causa della convezione, la temperatura dell'aria nei locali residenziali viene equalizzata anche durante il riscaldamento aria condizionata dispositivi durante il funzionamento di varie apparecchiature elettroniche.

Figura 2 Riscaldamento e equalizzazione della temperatura dell'aria nei locali residenziali durante il riscaldamento dovuto alla convezione

Radiazione

Il trasferimento di energia interna può avvenire anche attraverso la radiazione elettromagnetica. Questo è facile da scoprire attraverso l'esperienza. Colleghiamo la stufa elettrica. Ci scalda bene la mano quando la portiamo non solo dall'alto, ma anche dal lato della stufa. La conduttività termica dell'aria è molto bassa e le correnti convettive salgono verso l'alto. In questo caso l'energia dell'elica riscaldata dalla corrente elettrica viene trasferita principalmente per radiazione.

Il trasferimento di energia interna mediante radiazione non viene effettuato da particelle di materia, ma da particelle del campo elettromagnetico: i fotoni. Non esistono “già pronti” all'interno degli atomi, come gli elettroni o i protoni. I fotoni sorgono quando gli elettroni si spostano da uno strato di elettroni a un altro, situato più vicino al nucleo, e allo stesso tempo portano con sé una certa porzione di energia. Raggiungendo un altro corpo, i fotoni vengono assorbiti dai suoi atomi e trasferiscono loro completamente la loro energia.

Il trasferimento di energia interna da un corpo all'altro dovuto al suo trasferimento da parte di particelle del campo elettromagnetico - fotoni, è chiamato radiazione elettromagnetica. Qualsiasi corpo la cui temperatura è superiore alla temperatura ambiente irradia la sua energia interna nello spazio circostante. La quantità di energia emessa da un corpo nell'unità di tempo aumenta notevolmente con l'aumentare della temperatura.

Figura 3 Esperimento che illustra il trasferimento di energia interna di un bollitore caldo attraverso la radiazione

Figura 4 Radiazione solare

Fenomeni di trasporto in sistemi termodinamicamente non in equilibrio. Conduttività termica

Nei sistemi termodinamicamente non in equilibrio si verificano speciali processi irreversibili, chiamati fenomeni di trasferimento, a seguito dei quali avviene il trasferimento spaziale di energia, massa e quantità di moto. I fenomeni di trasporto includono la conduttività termica (causata dal trasferimento di energia), la diffusione (causata dal trasferimento di massa) e l'attrito interno (causato dal trasferimento di quantità di moto). Per questi fenomeni il trasferimento di energia, massa e quantità di moto avviene sempre nella direzione opposta al loro gradiente, cioè il sistema si avvicina ad uno stato di equilibrio termodinamico.

Se in una regione del gas l'energia cinetica media delle molecole è maggiore che in un'altra, nel tempo, a causa delle continue collisioni delle molecole, si verifica un processo di equalizzazione delle energie cinetiche medie delle molecole, cioè, in altre parole, equalizzazione delle temperature.

Il processo di trasferimento di energia sotto forma di calore obbedisce alla legge di conducibilità termica di Fourier: la quantità di calore q che viene trasferita per unità di tempo attraverso un’unità di area è direttamente proporzionale - gradiente di temperatura pari al tasso di variazione della temperatura per unità di lunghezza x nella direzione della normale a quest'area:

, (1)

dove λ è il coefficiente di conducibilità termica o conducibilità termica. Il segno meno indica che durante la conduzione termica l'energia viene trasferita nella direzione della diminuzione della temperatura. La conduttività termica λ è uguale alla quantità di calore trasferito attraverso un'unità di area per unità di tempo con un gradiente di temperatura pari all'unità.

È ovvio che il calore Q passato per conduzione termica attraverso l'area S durante il tempo t è proporzionale all'area S, al tempo t e al gradiente di temperatura :

Lo si può dimostrare

(2)

dove con V - capacità termica specifica del gas a volume costante(la quantità di calore necessaria per riscaldare 1 kg di gas di 1 K a volume costante), ρ - densità del gas,<υ>- velocità media aritmetica del movimento termico delle molecole,<l> - lunghezza media corsa libera.

Quelli. è chiaro da quali ragioni dipende la quantità di energia trasferita per conduzione termica, ad esempio, da una stanza attraverso un muro alla strada. Ovviamente, più energia viene trasferita dalla stanza alla strada, maggiore è la quantità area più ampia parete S, maggiore è la differenza di temperatura Δt nella stanza e all'esterno, più lungo è il tempo t di scambio termico tra la stanza e la strada e minore è lo spessore della parete (spessore dello strato di sostanza) d: ~.

Inoltre, la quantità di energia trasferita per conduzione termica dipende dal materiale di cui è costituito il muro. Varie sostanze Nelle stesse condizioni, diverse quantità di energia vengono trasferite per conduzione termica. La quantità di energia che viene trasferita per conduzione termica attraverso ciascuna unità di area di uno strato di una sostanza per unità di tempo quando la differenza di temperatura tra le sue superfici è di 1 ° C e quando il suo spessore è di 1 m (unità di lunghezza) può servire come una misura della capacità di una sostanza di trasferire energia mediante conduttività termica. Questo valore è chiamato coefficiente di conducibilità termica. Maggiore è il coefficiente di conduttività termica λ, maggiore è l'energia trasferita dallo strato di sostanza. I metalli hanno la maggiore conduttività termica, i liquidi un po' meno. L'aria secca e la lana hanno la conduttività termica più bassa. Ciò spiega le proprietà termoisolanti degli indumenti nell'uomo, delle piume negli uccelli e della lana negli animali.

Tipi di trasmissione del calore (conduzione termica, convezione, radiazione termica).

La conduttività termica è il processo di trasferimento dell'energia interna da parti del corpo (o corpi) più riscaldati a parti (o corpi) meno riscaldati, effettuato da particelle del corpo in movimento caotico (atomi, molecole, elettroni, ecc.). Tale scambio di calore può avvenire in qualsiasi corpo con una distribuzione della temperatura non uniforme, ma dipenderà dal meccanismo di trasferimento del calore stato di aggregazione sostanze.

La capacità di una sostanza di condurre il calore è caratterizzata dal suo coefficiente di conducibilità termica (conduttività termica). Numericamente, questa caratteristica è uguale alla quantità di calore che passa attraverso un materiale con un'area di 1 m² per unità di tempo (secondo) con un gradiente di temperatura unitario.

In stato stazionario, la densità del flusso energetico trasmesso attraverso la conduttività termica è proporzionale al gradiente di temperatura:

dove è il vettore della densità del flusso di calore - la quantità di energia che passa per unità di tempo attraverso un'unità di area perpendicolare a ciascun asse, - coefficiente di conducibilità termica(conduttività termica specifica), - temperatura. Il segno meno a destra mostra che il flusso di calore è diretto in direzione opposta al vettore grad T (cioè nella direzione di una rapida diminuzione della temperatura). Questa espressione è conosciuta come legge della conducibilità termica Fourier .

La convezione è la diffusione del calore causata dal movimento di elementi macroscopici dell'ambiente. Volumi di liquido o gas in movimento da un'area con temperatura più elevata in un'area con una temperatura più bassa, trasferiscono con sé il calore. Il trasporto convettivo è solitamente accompagnato dalla conduzione termica.

Il trasferimento convettivo può verificarsi a seguito del movimento libero o forzato del liquido di raffreddamento. Il libero movimento si verifica quando le particelle fluide in diverse parti del sistema sono sotto l'influenza di forze di massa di varia entità, ad es. quando il campo delle forze di massa non è uniforme.

Movimento forzato avviene sotto l'influenza di forze superficiali esterne. La differenza di pressione sotto la quale si muove il liquido di raffreddamento viene creata utilizzando pompe, eiettori e altri dispositivi.

La trasmissione del calore per irraggiamento (trasmissione di calore per irraggiamento) consiste nell'emissione di energia radiante da parte di un corpo, nella sua distribuzione nello spazio tra i corpi e nel suo assorbimento da parte di altri corpi. Nel processo di emissione, l'energia interna del corpo irradiante viene convertita nell'energia delle onde elettromagnetiche, che si propagano in tutte le direzioni. I corpi che si trovano nel percorso di propagazione dell'energia della radiazione assorbono parte delle onde elettromagnetiche che li colpiscono e quindi l'energia della radiazione viene convertita nell'energia interna del corpo assorbente.

1. Trattamento superficiale dei corpi rotanti: rettifica.

Rettifica– il processo di lavorazione di tutti i tipi di superfici su attrezzature adeguate utilizzando strumenti abrasivi. Precisione fino al 6° grado. Ra=0,16…..0,32 µm

Tipi di macinazione Qualità Ra (μm)

Sgrossatura 8-9 2,5-5

Preliminari 6-9 1.2-2.5

Finale 5-6 0.2-1.2

Sottile: 0,25-0,1

Utensili: mole abrasive e mole.

Metodi di macinazione:

Rettificatrici cilindriche.

A) Rettifica con avanzamento longitudinale

La tavola con il pezzo esegue un movimento alternativo (avanzamento longitudinale), il pezzo esegue un avanzamento circolare; cerchio – il movimento di taglio principale e l'avanzamento trasversale.

B) Rettifica a tuffo

Il cerchio esegue i movimenti principali di taglio e avanzamento trasversale (tuffo), il pezzo esegue un avanzamento circolare.

Vantaggi della rettifica longitudinale:

Può lavorare superfici più lunghe di 50 mm;

Più accurato;

Usura uniforme del cerchio;

Utilizza ruote morbide che non richiedono modifiche frequenti;

Generazione minima di calore.

Vantaggi della rettifica a tuffo:

Grande produttività;

Possibilità di regolazione multiutensile;

Macinazione simultanea del collo e dell'estremità.

Svantaggi della rettifica a tuffo:

Può lavorare superfici fino a 50 mm di lunghezza;

Usura irregolare delle ruote;

Sono necessarie frequenti regolazioni delle ruote;

Grande generazione di calore;

Macchine con maggiore potenza e rigidità.

Rettifica senza centri

A) con avanzamento radiale – utilizzato per la lavorazione di pezzi corti;

B) con avanzamento assiale;

L'asse del cerchio è posizionato ad angolo rispetto all'asse del pezzo, per questo otteniamo un avanzamento assiale. Utilizzato per la lavorazione di alberi lunghi e lisci.

La rettifica è un metodo tecnologico di lavorazione dei metalli che consente di ottenere superfici sulle parti Alta qualità con elevata precisione dimensionale.

La rettifica viene eseguita utilizzando mole, che vengono tagliate con grani abrasivi costituiti da minerali e materiali superduri aventi forma casuale e posizione relativa.

Una caratteristica speciale è che ogni grano, come un dente tagliente, taglia un piccolo strato di metallo, provocando un graffio di lunghezza limitata e una piccola area di sezione trasversale che rimane sulla superficie del pezzo.

Nella produzione di parti e dispositivi di macchine, la rettifica viene utilizzata per la finitura finale, consentendo di ottenere superfici con precisione dimensionale di 6-7 gradi con una rugosità di Ra = 0,08...0,32 micron.

Tipi di rettifica: tonda esterna, tonda interna, piana, frontale.

2. Il concetto di algoritmo. La sua struttura.

Un algoritmo è un insieme ordinato di regole che determina il contenuto e l'ordine delle azioni su determinati oggetti, la cui rigorosa implementazione porta alla soluzione di qualsiasi problema dalla classe di problemi in esame in un numero finito di passaggi.

Strutture algoritmiche di base- questo è un certo insieme di blocchi e modi standard per collegarli per eseguire sequenze tipiche di azioni.

Le strutture principali includono quanto segue:

o lineare

o ramificazione

o ciclico

Lineare sono chiamati algoritmi in cui le azioni vengono eseguite in sequenza una dopo l'altra. Di seguito è riportato lo schema a blocchi standard dell'algoritmo lineare:

Ramificazioneè un algoritmo in cui un'azione viene eseguita lungo uno dei possibili rami della risoluzione di un problema, a seconda dell'adempimento delle condizioni. A differenza degli algoritmi lineari, in cui i comandi vengono eseguiti in sequenza uno dopo l'altro, gli algoritmi di ramificazione includono una condizione, a seconda dell'adempimento o del mancato adempimento della quale viene eseguita una particolare sequenza di comandi (azioni).

Come condizione in un algoritmo di branching, può essere utilizzata qualsiasi affermazione comprensibile all'esecutore, che può essere osservata (essere vera) o non essere osservata (essere falsa). Tale affermazione può essere espressa a parole o in una formula. Pertanto, l'algoritmo di ramificazione è costituito da una condizione e due sequenze di comandi.

A seconda che la sequenza dei comandi sia in entrambi i rami della soluzione del problema o solo in uno, gli algoritmi di ramificazione sono divisi in completi e incompleti (ridotti).
Di seguito sono riportati i diagrammi a blocchi standard di un algoritmo di branching:

Ciclicoè un algoritmo in cui una parte delle operazioni (corpo del loop - una sequenza di comandi) viene eseguita ripetutamente. Tuttavia, la parola “ripetutamente” non significa “indefinitamente”. L'organizzazione dei cicli, che non porta mai all'arresto dell'esecuzione dell'algoritmo, viola il requisito della sua efficacia: ottenere un risultato in un numero finito di passaggi.

Prima dell'operazione di loop, vengono eseguite le operazioni per assegnare i valori iniziali agli oggetti utilizzati nel corpo del loop. Il ciclo comprende le seguenti strutture di base:

o blocco di verifica delle condizioni

o un blocco chiamato corpo del ciclo

Esistono tre tipi di loop:

Ciclo con precondizione

Ciclo con postcondizione

Ciclo con un parametro (un tipo di ciclo con una precondizione)

Se il corpo del ciclo viene individuato dopo aver verificato le condizioni, può succedere che in determinate condizioni il corpo del ciclo non venga eseguito nemmeno una volta. Questo tipo di organizzazione ad anello, controllata da una precondizione, viene chiamata ciclo con precondizione.

Un altro caso possibile è che il corpo del ciclo venga eseguito almeno una volta e verrà ripetuto finché la condizione non diventa falsa. Questa organizzazione del ciclo, quando il suo corpo si trova prima di verificare la condizione, viene chiamata ciclo con postcondizione.

Ciclo con parametroè un tipo di ciclo con una precondizione. La particolarità di questo tipo di loop è che ha un parametro, il cui valore iniziale è impostato nell'intestazione del loop, lì vengono impostate anche le condizioni per la continuazione del loop e la legge per modificare il parametro del loop. Il meccanismo di funzionamento corrisponde pienamente a un ciclo con una precondizione, tranne che dopo aver eseguito il corpo del ciclo, il parametro viene modificato secondo la legge specificata e solo allora la condizione viene verificata.
Di seguito sono riportati i diagrammi a blocchi standard degli algoritmi ciclici:

Domanda 1. Analisi delle unità di alimentazione del carburante nel DLA

Domanda 2. Lavorazione dei fori: foratura, alesatura, svasatura, alesatura.

Domanda 3. Tipi, sezioni, sezioni nel disegno di ingegneria meccanica

1. Analisi delle unità di alimentazione del carburante in DLA

schema motori a razzo liquidi(LPRE) differiscono principalmente nei sistemi di alimentazione carburante. Nei motori a razzo liquidi di qualsiasi tipo pressione del carburante Prima Camera di combustione ci deve essere più pressione nella camera, altrimenti sarà impossibile fornire i componenti carburante Attraverso iniettori. Esistono due sistemi di alimentazione del carburante: repressivo E casa della pompa. Il primo è più semplice e viene utilizzato principalmente nei motori di razzi relativamente piccoli, il secondo nei motori di razzi a lungo raggio.

SISTEMA DI ALIMENTAZIONE CARBURANTE A POMPA- (liquido motore a razzo) - una serie di meccanismi o dispositivi che garantiscono la fornitura di componenti del carburante dai serbatoi alla camera di un motore a razzo liquido mediante pompe. Con un sistema di alimentazione del carburante a pompa è possibile ottenere un peso complessivo inferiore centrale elettrica che con un sistema di alimentazione del carburante dislocante.

Con l'alimentazione a spostamento, i componenti del carburante vengono forniti alla camera di combustione utilizzando aria compressa. gas, attraversando riduttore nei serbatoi del carburante. Il riduttore garantisce una pressione costante nei serbatoi del carburante e un'alimentazione uniforme di carburante alla camera di combustione. In questo caso, nei serbatoi dei razzi viene stabilita un'alta pressione, quindi devono essere sufficientemente forti. Ciò aumenta il peso della struttura, ciò aumenta il peso della struttura, il che è uno svantaggio di tutti i sistemi di erogazione del carburante volumetrico.

2. Elaborazione del foro: perforazione, alesatura, svasatura,

distribuzione.

Perforazione i fori sono ricavati nel materiale pieno. Per i fori poco profondi vengono utilizzate punte standard con un diametro di 0,30...80 mm. Esistono due metodi di perforazione: 1) il trapano ruota (macchine di perforazione e gruppi alesatori); 2) il pezzo ruota (macchine del gruppo tornio). La lavorazione di fori con diametro fino a 25...40 mm viene eseguita con punte a spirale in una sola passata, quando si lavorano fori di grande diametro (fino a 80 mm) - in due o più passate mediante foratura e alesatura o altri metodi . Per eseguire fori con diametro superiore a 80 mm vengono utilizzate punte o teste di foratura di esecuzione speciale. Quando si lavorano fori profondi (L/D > 10), è difficile garantire la direzione dell'asse del foro rispetto al suo interno superficie cilindrica. Come lunghezza maggiore fori, maggiore sarà il ritiro dell'utensile. Per contrastare la deriva della punta o la flessione dell'asse del foro si utilizzano i seguenti metodi: − utilizzo di piccoli avanzamenti, accurata affilatura della punta; − utilizzo della foratura preliminare (centratura); − foratura con la direzione di una punta elicoidale utilizzando un guida punte; − forare un pezzo rotante con un trapano non rotante o rotante. Questo è il modo più radicale per eliminare lo scivolamento della punta, poiché si creano le condizioni per l'autocentraggio della punta; − foratura con trapani speciali con pezzo rotante o fermo. Le punte speciali includono: - semicircolari - un tipo di punte a cannone da taglio unilaterale utilizzate per la lavorazione di pezzi realizzati con materiali che producono trucioli fragili (ottone, bronzo, ghisa); − tipo a pistola – taglio monolaterale con uscita refrigerante esterna e uscita interna (espulsore) con piastre in lega dura (saldate o non rettificabili con fissaggio meccanico), destinata alla foratura ad alto rendimento; − punte da trapanazione (ad anello) (Fig. 38, d) per praticare fori con un diametro di 80 mm o più, fino a 50 mm di lunghezza; Ritagliano una superficie dell'anello in metallo solido e la parte interna a forma di cilindro rimasta dopo tale perforazione può essere utilizzata come pezzo grezzo per la fabbricazione di altre parti. Svasatura fori – pretrattamento del getto, stampato o fori praticati per successive alesature, alesature o brocciature. Quando si lavorano fori di qualità 13...11, la svasatura può essere l'operazione finale. La svasatura viene utilizzata per la lavorazione di cavità cilindriche (per teste di viti, sedi di valvole, ecc.), estremità e altre superfici. L'utensile da taglio per la svasatura è uno svasatore. Gli svasatori sono realizzati in un unico pezzo con un numero di denti pari o superiore a 3...8, con un diametro di 3...40 mm; montati con diametro 32...100 mm e prefabbricati regolabili con diametro 40...120 mm. La svasatura è un metodo produttivo: aumenta la precisione dei fori prelavorati e corregge parzialmente la curvatura dell'asse dopo la foratura. Per aumentare la precisione della lavorazione vengono utilizzati dispositivi con boccole conduttrici. La svasatura viene utilizzata per la lavorazione di fori passanti e ciechi. Le svasature correggono, ma non eliminano completamente l'asse del foro, la rugosità ottenuta Ra = 12,5...6,3 µm. Distribuzione fori – finitura dei fori con una precisione di 7° grado. Mediante l'alesatura vengono lavorati fori dello stesso diametro della svasatura. Gli alesatori sono progettati per rimuovere piccole tolleranze. Sono diversi dagli svasatori un largo numero(6...14) denti. Lo srotolamento consente di ottenere un'elevata precisione delle dimensioni diametrali dello stampo, nonché una bassa rugosità superficiale. Va notato che il foro lavorato ha un diametro leggermente maggiore del diametro dell'alesatore stesso. Questa ripartizione può essere 0,005...0,08 mm. Per ottenere buche di 7a qualità si utilizza il doppio schieramento; IT6 – triplo, per lo spiegamento finale viene lasciato un margine di 0,05 mm o meno. Noioso I fori principali (che determinano il design del pezzo) vengono realizzati su: alesatura orizzontale, alesatura a maschera, foratura radiale, macchine rotanti e aggregate, centri di lavoro multiuso e in alcuni casi su torni. Esistono due metodi principali di alesatura: l'alesatura, in cui il pezzo ruota (sulle macchine del gruppo tornitura), e l'alesatura, in cui l'utensile ruota (sulle macchine del gruppo alesatore). Le operazioni tipiche per i torni sono l'alesatura di un foro singolo e l'alesatura di fori coassiali utilizzando il metodo universale e il cutter (cutters ).

Perforazione- uno dei metodi più comuni per produrre fori cilindrici ciechi e passanti in materiale pieno Quando i requisiti di precisione non vanno oltre la qualità 11-12. Il processo di foratura avviene con due movimenti combinati: rotazione della punta o della parte attorno all'asse del foro (movimento principale) e movimento traslatorio della punta lungo l'asse (movimento di avanzamento).

Quando si lavora su un trapano, il trapano esegue entrambi i movimenti, il pezzo è fissato immobile sulla tavola della macchina. Quando si lavora su torni e macchine a torretta, nonché su torni automatici, la parte ruota e il trapano esegue un movimento traslatorio lungo l'asse.

1. superficie anteriore: una superficie elicoidale lungo la quale scorrono i trucioli.
2. superficie posteriore: la superficie rivolta verso la superficie di taglio.
3. tagliente: una linea formata dall'intersezione delle superfici anteriore e posteriore.
4. nastro: una striscia stretta sulla superficie cilindrica del trapano, situata lungo l'asse. Fornisce la direzione al trapano.
5. bordo trasversale: una linea formata come risultato dell'intersezione di entrambe le superfici posteriori
2φ da 90-2400; ω fino a 300, angolo di spoglia γ (più piccolo verso il centro, aumenta verso la periferia)

La svasatura è la lavorazione di fori prefabbricati per conferire loro una forma geometrica più regolare, aumentare la precisione e ridurre la rugosità. Non esiste un utensile da taglio multilama: uno svasatore, che ha una parte di lavoro più rigida! il numero dei denti è almeno tre (Fig. 19.3.d).

Alesatura - finitura di un foro cilindrico o conico con un alesatore per ottenere elevata precisione e bassa rugosità. L'alesatore è uno strumento multilama che taglia strati molto sottili dalla superficie in lavorazione (Fig. 19.3.d).

I fori vengono realizzati sui torni quando la foratura, l'alesatura o la svasatura non garantiscono la precisione richiesta delle dimensioni del foro, così come la pulizia della superficie lavorata, o quando non è presente una punta o una svasatura del diametro richiesto.

Quando si eseguono fori sui torni, è possibile ottenere un foro con classe di precisione non superiore a 4-3 e una finitura superficiale di 3-4 per la sgrossatura e 5-7 per la finitura.

Frese per alesare e loro installazione. I fori vengono realizzati sui torni mediante frese alesatrici (Fig. 118). A seconda del tipo di foro da realizzare si distinguono: frese per fori passanti (Fig. 118, a) e frese per fori ciechi (Fig. 118, b). Queste frese differiscono tra loro per l'angolo principale φ. Quando si realizzano fori passanti (fig. 118, a), l'angolo in pianta principale è φ=60°. Se si realizza un foro cieco con spallamento di 90°, l'angolo principale dell'ingresso è φ=90° (Fig. 118, b) e la fresa funziona come passante o φ=95° (Fig. 118, c) - la fresa lavora con avanzamento longitudinale come avanzamento di spinta, e poi con avanzamento trasversale come avanzamento di incisione.

2. Tipologie, sezioni, sezioni nel disegno meccanico

Tipi

4. Le viste nel disegno sono disposte come segue:

5. Posizione delle viste

6. Se le viste non si trovano lungo la connessione di proiezione, devono essere indicate dalla freccia.

7. Specificare le viste al di fuori della connessione di proiezione

Tagli

9. Le sezioni indicano cosa si trova dietro il piano di taglio.

10. Nel disegno, le viste possono essere combinate con le sezioni. Come confine tra la vista e la sezione, può

11. Dovrebbe essere utilizzata solo una linea tratteggiata o ondulata.

13. Tagli

Sezioni

15. Le sezioni descrivono ciò che si trova nel piano di taglio.

16. Se la sezione si divide in più parti, è necessario utilizzare una sezione anziché una sezione.

17. Immagine in sezione non presente nel disegno

Viene chiamata l'immagine della parte visibile della superficie di un oggetto rivolta verso l'osservatore visualizzazione.

GOST 2.305-68 stabilisce il seguente nome principale viste ottenute sui piani di proiezione principali (vedi Fig. 165): 7 - vista frontale ( vista principale); 2 - vista dall'alto; 3 - vista da sinistra; 4 - vista giusta; 5 - vista dal basso; b - vista posteriore. In pratica, tre tipologie sono più diffuse: vista frontale, vista dall'alto e vista da sinistra.

Le viste principali si trovano solitamente in una relazione di proiezione tra loro. In questo caso non è necessario scrivere il nome delle tipologie sul disegno.

Se una qualsiasi vista viene spostata rispetto all'immagine principale, la sua connessione di proiezione con la vista principale viene interrotta, quindi su questa vista viene scritta un'iscrizione di tipo "A" (Fig. 166).

Viene chiamata l'immagine di un oggetto sezionato mentalmente da uno o più piani con un taglio. La dissezione mentale di un oggetto riguarda solo questo taglio e non comporta cambiamenti in altre immagini dello stesso oggetto. La sezione mostra cosa si ottiene nel piano secante e cosa si trova dietro di esso.

Le sezioni vengono utilizzate per rappresentare le superfici interne di un oggetto al fine di evitare grande quantità linee tratteggiate che possono sovrapporsi tra loro se la struttura interna dell'oggetto è complessa e rendono difficile la lettura del disegno.

Per eseguire un taglio è necessario: disegnare mentalmente un piano secante nel punto giusto sull'oggetto (Fig. 173, a); scartare mentalmente parte dell'oggetto situato tra l'osservatore e il piano di taglio (Fig. 173, b), proiettare la parte rimanente dell'oggetto sul piano di proiezione corrispondente, realizzare l'immagine al posto del tipo corrispondente o sul libero campo del disegno (Fig. 173, c); ombreggiare una figura piatta giacente su un piano secante; se necessario, indicare la sezione.

Riso. 173 Fare un taglio

A seconda del numero di piani di taglio, i tagli sono suddivisi in semplici - con un piano di taglio, complessi - con più piani di taglio.

A seconda della posizione del piano di taglio rispetto al piano di proiezione orizzontale, le sezioni si dividono in:

orizzontale- il piano secante è parallelo al piano di proiezione orizzontale;

verticale- il piano secante è perpendicolare al piano di proiezione orizzontale;

inclinato- il piano secante forma con il piano di proiezione orizzontale un angolo diverso da un angolo retto.

Una sezione verticale si dice frontale se il piano di taglio è parallelo al piano frontale delle proiezioni, e di profilo se il piano di taglio è parallelo al piano del profilo delle proiezioni.

I tagli complessi possono essere sfalsati se i piani di taglio sono paralleli tra loro e interrotti se i piani di taglio si intersecano tra loro.

I tagli si dicono longitudinali se i piani di taglio sono diretti lungo la lunghezza o l'altezza dell'oggetto, o trasversali se i piani di taglio sono diretti perpendicolarmente alla lunghezza o all'altezza dell'oggetto.

I tagli locali servono a rivelare la struttura interna di un oggetto in un luogo limitato e separato. La sezione locale è evidenziata nella vista da una linea sottile ondulata continua.

La posizione del piano di taglio è indicata da una linea di sezione aperta. I tratti iniziale e finale della linea di sezione non devono intersecare il contorno dell'immagine corrispondente. Sui tratti iniziale e finale è necessario inserire delle frecce che indicano la direzione della vista (Fig. 174). Le frecce devono essere applicate ad una distanza di 2...3 mm dall'estremità esterna della corsa. Nel caso di una sezione complessa, i tratti di una linea di sezione aperta vengono disegnati anche in corrispondenza delle pieghe della linea di sezione.

Riso. 174 Frecce che indicano la direzione della vista

Vicino alle frecce che indicano la direzione della vista dall'esterno dell'angolo formato dalla freccia e dal tratto della linea di sezione, su una linea orizzontale sono scritte le lettere maiuscole dell'alfabeto russo (Fig. 174). Le designazioni delle lettere sono assegnate in ordine alfabetico nessuna ripetizione e nessuna omissione, ad eccezione delle lettere I, O, X, b, ы, b .

Il taglio stesso deve essere contrassegnato con un'iscrizione come "A - A" (sempre due lettere, separate da un trattino).

Se il piano secante coincide con il piano di simmetria dell'oggetto e la sezione è realizzata al posto della vista corrispondente nella connessione di proiezione e non è divisa da nessun'altra immagine, allora per le sezioni orizzontali, verticali e di profilo non è necessario per segnalare la posizione del piano secante e della sezione non è necessario che sia accompagnata da un'iscrizione. Nella fig. 173 la sezione frontale non è segnalata.

Vengono sempre designati tagli obliqui semplici e tagli complessi.

 Teoria: La conducibilità termica è il fenomeno di trasferimento dell'energia interna da una parte all'altra del corpo, o da un corpo all'altro, in seguito al loro contatto diretto.
Più le molecole sono vicine tra loro, migliore è la conduttività termica del corpo (la conduttività termica dipende da capacità termica specifica corpo)
Considera un esperimento in cui i chiodi vengono fissati a un'asta di metallo utilizzando la cera. Ad un'estremità si portava una lampada ad alcool sull'asta, il calore si diffonde nel tempo lungo l'asta, la cera si scioglie e i garofani cadono. Ciò è dovuto al fatto che le molecole iniziano a muoversi più velocemente quando vengono riscaldate. La fiamma della lampada ad alcool riscalda un'estremità dell'asta, le molecole da questa estremità iniziano a vibrare più velocemente, si scontrano con le molecole vicine e trasferiscono loro parte della loro energia, quindi l'energia interna viene trasferita da una parte all'altra.

La convezione è il trasferimento di energia interna con strati di liquido o gas. La convezione nei solidi è impossibile.
La radiazione è il trasferimento di energia interna mediante raggi (radiazione elettromagnetica).

Esercizio:

Soluzione:
Risposta: 2.
1) Un turista ha acceso un fuoco in un'area di sosta con tempo calmo. Trovandosi a una certa distanza dal fuoco, il turista sente il calore. In che modo avviene il processo di trasferimento del calore dal fuoco al turista?
1) per conduzione termica
2) per convezione
3) per radiazione
4) per conduzione e convezione termica
Soluzione (grazie ad Alena): per radiazione. Poiché l'energia in questo caso non veniva trasferita mediante conduttività termica, perché tra la persona e il fuoco c'era l'aria, un cattivo conduttore di calore. Anche qui la convezione non può essere osservata, poiché il fuoco era accanto alla persona, e non sotto di essa, quindi, in questo caso, il trasferimento di energia avviene per irraggiamento;
Risposta: 3
Esercizio: Quale sostanza ha la migliore conduttività termica in condizioni normali?
1) acqua 2) acciaio 3) legno 4) aria
Soluzione: L'aria ha una scarsa conduttività termica perché la distanza tra le molecole è grande. L'acciaio ha la capacità termica più bassa.
Risposta: 2.
compito dell'OGE in fisica (fipi): 1) L'insegnante ha condotto il seguente esperimento. Due aste della stessa dimensione (quella di rame si trova a sinistra e quella di acciaio a destra) con chiodi fissati con paraffina sono state riscaldate dall'estremità utilizzando una lampada ad alcool (vedi figura). Una volta riscaldata, la paraffina si scioglie e i garofani cadono.


Seleziona due affermazioni dall'elenco proposto che corrispondono ai risultati delle osservazioni sperimentali. Indicare i loro numeri.
1) Il riscaldamento delle barre metalliche avviene principalmente per irraggiamento.
2) Il riscaldamento delle barre metalliche avviene principalmente per convezione.
3) Il riscaldamento delle barre metalliche avviene principalmente per conduttività termica.
4) La densità del rame è inferiore alla densità dell'acciaio.
5) La conduttività termica del rame è maggiore della conduttività termica dell'acciaio
Soluzione: Il riscaldamento delle aste metalliche avviene principalmente per conduzione termica; l'energia interna viene trasferita da una parte all'altra dell'asta. La conduttività termica del rame è maggiore di quella dell'acciaio, poiché il rame si riscalda più velocemente.
Risposta: 35

Assegnazione OGE in fisica (fipi): Due blocchi di ghiaccio identici furono portati dalla stanza fredda a quella calda. Il primo blocco era avvolto in una sciarpa di lana e il secondo era lasciato aperto. Quale barra si scalderà più velocemente? Spiega la tua risposta.
Soluzione: Il secondo blocco si scalderà più velocemente; la sciarpa di lana impedirà il trasferimento dell'energia interna dalla stanza al blocco. La lana è un cattivo conduttore di calore e ha una scarsa conduttività termica, il che significa che il blocco di ghiaccio si scalderà più lentamente.

Assegnazione OGE in fisica (fipi): Di che colore è il bollitore caldo, bianco o nero, oltre a quello? pari condizioni si raffredderà più velocemente e perché?
1) bianco, poiché assorbe più intensamente la radiazione termica
2) bianco, poiché la radiazione termica da esso è più intensa
3) nero, poiché assorbe più intensamente la radiazione termica
4) nero, poiché la radiazione termica da esso è più intensa
Soluzione: I corpi neri assorbono meglio la radiazione termica; ad esempio, al sole, l'acqua in un serbatoio nero si riscalda più velocemente che in uno bianco. È vero anche il processo inverso; i corpi neri si raffreddano più velocemente.
Risposta: 4

Assegnazione OGE in fisica (fipi): IN solidi il trasferimento di calore può essere effettuato da
1) conduttività termica
2) convezione
3) convezione e conducibilità termica
4) radiazione e convezione
Soluzione: Nei solidi, il trasferimento di calore può essere ottenuto solo mediante conduttività termica. In un corpo solido, le molecole sono vicine alla posizione di equilibrio e possono solo oscillare attorno ad essa, quindi la convezione è impossibile.
Risposta: 1

Assegnazione OGE in fisica (fipi): Da quale tazza - metallo o ceramica - è più facile bere il tè caldo senza bruciarsi le labbra? Spiega perchè.
Soluzione: La conduttività termica di una tazza di metallo è maggiore e il calore del tè caldo verrà trasferito alle labbra più velocemente e brucerà più forte.