NGUYEN TAC HOAT DONG CUA DONG CO NHIET VA MAY LANH NGUYEN LY II NDLH

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI
---------------------------------------------

HỒ SƠ DỰ THI DẠY HỌC THEO
CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP
CHỦ ĐỀ
NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT VÀ
MÁY LẠNH. NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

Mơn học chính: Vật lý
Các mơn tích hợp: Kĩ thuật cơng nghiệp, hố học, tin học, địa lý
Chủ đề tích hợp: Tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường

Hà Nội, Tháng 3 năm 2017


MỤC LỤC


NỘI DUNG HỒ SƠ DẠY HỌC
A. CƠ SỞ LÝ LUẬN
I. Dạy học tích hợp
1. Dạy học tích hợp là gì?
Theo Hội nghị tại Maryland 4/1973
Dạy học tích hợp bao gồm cả việc Dạy học tích hợp với cơng nghệ học
(technology). Khoa học và công nghệ là hai lĩnh vực hoạt động của lồi người có
đặc trưng khác nhau và liên quan với nhau. Hoạt động khoa học (a) đáp ứng nhu
cầu muốn được hiểu biết về các sự vật, hiện tượng trong thế giới khách quan
hướng vào sự giải thích, dự đốn, tìm ra các mối liên hệ nhân - quả. Hoạt động
công nghệ (b) hướng vào việc không ngừng tìm kiếm những phương pháp mới,
hồn hảo hơn để thoả mãn nhu cầu đạt những mục tiêu mong muốn. Nếu (a) đặc

trưng bởi q trình tìm tịi, phát hiện tri thức mới, đi từ đơn nhất đến cái chung thì
(b) đặc trưng bởi quá trình nhận định, lựa chọn giải pháp, đi từ nguyên tắc chung
để giải quyết vấn đề cụ thể.
Một trong những bài học cơ bản của giáo dục các khoa học là phải chỉ ra
sự phụ thuộc lẫn nhau giữa hiểu biết và hành động. Dạy học tích hợp các
khoa học với cơng nghệ nghĩa là phải chỉ ra cách thức chuyển từ nghiên
cứu khoa học sang triển khai ứng dụng, làm cho các tri thức kĩ thuật công nghệ trở thành một bộ phận quan trọng trong đời sống xã hội hiện
đại. Rất tiếc là hiện nay trong giáo dục phổ thông người ta thường tách (a) và
(b), coi trọng (a), xem nhẹ (b).
2. Tại sao phải dạy học tích hợp?
Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của khoa học (KH), kĩ thuật (KT) và
cơng nghệ (CN), tri thức của lồi người đang gia tăng nhanh chóng. Ước tính chỉ
sau 7 năm khối lượng tri thức đã tăng gấp đôi, nghĩa là đến năm 2007 sẽ gấp 2 lần
năm 2000.
Không những thông tin ngày càng nhiều mà, với sự phát triển của các phương
tiện cơng nghệ thơng tin, ngày càng có nhiều cơ hội để mỗi người dễ dàng tiếp
cận các thông tin mới nhất.

3


Tình hình nói trên buộc phải xem lại chức năng truyền thống của người giáo
viên (GV) là truyền đạt kiến thức, đặc biệt là những kiến thức của từng môn khoa
học riêng rẽ (lí, hố, sinh, địa chất, thiên văn…). GV phải biết dạy tích hợp các
KH, dạy cho học sinh (HS) cách thu thập, chọn lọc, xử lí các thông tin, biết vận
dụng các kiến thức học được vào các tình huống của đời sống thực tế.
Xu thế phát triển của khoa học ngày nay là tiếp tục phân hố sâu, song song
với tích hợp liên mơn, liên ngành ngày càng rộng. Việc giảng dạy các KH trong
nhà trường phải phản ánh sự phát triển hiện đại của KH, bởi vậy không thể cứ
tiếp tục giảng dạy các KH như là những lĩnh vực tri thức riêng rẽ. Mặt khác, như

đã nói ở trên, khối lượng tri thức khoa học đang gia tăng nhanh chóng mà thời
gian học tập trong nhà trường lại có hạn, do đó phải chuyển từ dạy các môn học
riêng rẽ sang dạy các môn học tích hợp.
II. Mục tiêu của dạy học tích hợp
1. Làm cho q trình học tập có ý nghĩa bằng cách gắn học tập với cuộc sống
hàng ngày, trong quan hệ với các tình huống cụ thể mà HS sẽ gặp sau này, hoà
nhập thế giới học đường với thế giới cuộc sống.
2. Phân biệt cái cốt yếu với cái ít quan trọng hơn. Cái cốt yếu là những năng
lực cơ bản cần cho HS vận dụng vào xử lí những tình huống có ý nghĩa trong
cuộc sống, hoặc đặt cơ sở khơng thể thiếu cho q trình học tập tiếp theo.
3. Dạy sử dụng kiến thức trong tình huống cụ thể. Thay vì tham nhồi nhét cho
HS nhiều kiến thức lí thuyết đủ loại, dạy học tích hợp chú trọng tập dượt cho học
sinh vận dụng các kiến thức kĩ năng học được vào các tình huống thực tế, có ích cho
cuộc sống sau này làm cơng dân, làm người lao động, làm cha mẹ, có năng lực sống
tự lập.
4. Xác lập mối liên hệ giữa các khái niệm đã học. Trong q trình học tập, học
sinh có thể lần lượt học những môn học khác nhau, những phần khác nhau trong
mỗi môn học nhưng học sinh phải biểu đạt các khái niệm đã học trong những mối
quan hệ hệ thống trong phạm vi từng môn học cũng như giữa các môn học khác
nhau. Thông tin càng đa dạng, phong phú thì tính hệ thống phải càng cao, có như
vậy thì các em mới thực sự làm chủ được kiến thức và mới vận dụng được kiến
thức đã học khi phải đương đầu với một tình huống thách thức, bất ngờ, chưa
từng gặp.
III. Cách thức tiến hành
Theo d' Hainaut (1977) có 4 quan điểm khác nhau đối với các môn học.
4


Quan điểm thứ nhất là quan điểm "đơn mơn": có thể xây dựng chương trình
học tập theo hệ thống nội dung của một môn học riêng biệt. Các môn học được

tiếp cận một cách riêng rẽ.
Quan điểm thứ hai là quan điểm "đa môn": một chủ đề trong nội dung học tập có
liên quan với những kiến thức, kĩ năng thuộc một số môn học khác nhau. Các môn
học tiếp tục được tiếp cận riêng rẽ, chỉ phối hợp với nhau ở một số đề tài nội dung.
Quan điểm thứ ba là quan điểm "liên môn": nội dung học tập được thiết kế
thành một chuỗi vấn đề, tình huống địi hỏi muốn giải quyết phải huy động tổng
hợp kiến thức kĩ năng của những môn học khác nhau.
Quan điểm thứ tư là quan điểm "xuyên môn": nội dung học tập hướng vào
phát triển những kĩ năng, năng lực cơ bản mà học sinh có thể sử dụng vào tất cả
các mơn học, trong việc giải quyết những tình huống khác nhau.
Nhu cầu phát triển xã hội hiện đại đòi hỏi nhà trường hướng tới quan điểm
liên môn và quan điểm xun mơn.
Theo Xavier Roegiers, có 4 cách tích hợp mơn học được chia thành hai nhóm lớn:
- Đưa ra những ứng dụng chung cho nhiều môn học.
- Phối hợp quá trình học tập của nhiều mơn học khác nhau.
Lên cấp trung học cơ sở, trung học phổ thông, hệ thống khái niệm trong các
mơn học phức tạp hơn, địi hỏi sự phát triển tuần tự chặt chẽ hơn, mỗi môn học
thường do một giáo viên được đào tạo chuyên đảm nhiệm, do đó cách tích hợp
thứ 3 khó thực hiện, người ta thiên về áp dụng cách 4, tuy có nhiều khó khăn
nhưng phải tìm cách vượt qua vì dạy học tích hợp là xu hướng tất yếu, đem lại
nhiều lợi ích.
Tích hợp là một trong những quan điểm giáo dục đã trở thành xu thế trong việc
xác định nội dung dạy học trong nhà trường phổ thông và trong xây dựng chương
trình mơn học ở nhiều nước trên thế giới. Quan điểm tích hợp được xây dựng trên
cơ sở những quan niệm tích cực về q trình học tập và q trình dạy học.
IV. Kết luận
Việc tích hợp các môn học sẽ giúp học sinh dễ vận dụng kiến thức vào thực
tiễn vì những vấn đề nảy sinh trong đời sống, sản xuất rất ít khi chỉ liên quan tới
một lĩnh vực tri thức nào đó mà thường địi hỏi sự vận dụng tổng hợp các tri thức
liên quan tới nhiều môn học khác nhau.

5


Việc dạy tích hợp trong nhà trường sẽ làm giảm số đầu môn học, số đầu
sách giáo khoa, đổi mới cách kiểm tra đánh giá năng lực của học sinh, việc bồi
dưỡng và đào tạo giáo viên đỡ phức tạp hơn.
Tuy nhiên việc dạy tích hợp khơng đơn giản, vì dạy học tích hợp địi hỏi
người giáo viên cần có một khối lượng kiến thức tổng hợp phong phú và tổng
quát cũng như đủ kĩ năng sư phạm và kĩ năng đa ngành. Để nền giáo dục nước
nhà bắt kịp xu thế của thời đại, thì mỗi người thầy phải ln cố gắng học hỏi, tích
cực đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát huy tối đa tính chủ động, sáng tạo,
tích cực của học sinh, phù hợp với năng lực của học sinh, đồng thời đổi mối
phương pháp kiểm tra đánh giá học sinh. Trong đó có việc đổi mới dạy học theo
hướng tích hợp các mơn khoa học cần phải phải được mỗi giáo viên thực hiện kịp
thời để đáp ứng yêu cầu đổi mới mà nền giáo dục nước nhà đặt ra.
B. TÓM TẮT NỘI DUNG CỦA CHỦ ĐỀ
I. Động cơ nhiệt
1.1 Khái niệm và nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt

Khái niệm: Động cơ nhiệt là thiết bị biến đổi nhiệt lượng sang công.
Mỗi động cơ nhiệt đều có 3 bộ phận cơ bản
- Nguồn nóng : cung cấp nhiệt lượng (Q1).
- Tác nhân và các thiết bị phát động nhận nhiệt, sinh công và tỏa nhiệt.
- Nguồn lạnh : thu nhiệt do tác nhân tỏa ra (Q2).
Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt: Tác nhân nhận nhiệt lượng Q1 từ
nguồn nóng biến một phần thành cơng A và tỏa phần nhiệt lượng cịn lại Q 2 cho
nguồn lạnh.
1.2 Lịch sử hình thành động cơ nhiệt

Động cơ nhiệt chia làm hai loại: Động cơ đốt ngoài và động cơ đốt trong.

1.2.1 Động cơ hơi nước
Hình 1: Cỗ máy Heron
Các động cơ ban đầu là các động cơ nhiệt đốt ngoài chạy
bằng
hơi nước.
Heron Alexandrinus là một nhà phát minh người Hy Lạp sinh vào năm 10 sau
cơng ngun tại Ai Cập. Heron chính là người đầu tiên phát thiết bị chạy bằng
hơi nước được gọi ‘cỗ máy Heron’.

6

Hình 2: máy bơm của Thomas Savery


Mãi về sau này, chiếc máy bơm nước đầu tiên trên thế giới được phát minh bởi
nhà phát minh Thomas Savery, chiếc máy bơm đầu tiên của ông dựa trên áp suất
hơi nước và áp suất của bầu khí quyển tự nhiên để bơm nước ra ngoài, tiếp đến
năm 1702 sau khi mất khá nhiều thời gian nghiên cứu và áp dụng một số thủ thuật
của quân đội trong việc khai thác hầm mỏ, ông đã phát minh ra chiếc máy bơm
nước đầu tiên phục vụ cho việc bơm nước ra khỏi mỏ.
Thomas Newcomen chào đời vào ngày 24/2/1663 tại thành phố Darthmouth, Anh.
Vào thời đó ngành khai thác thiếc phát triển mạnh ở Darthmouth. Nhiều mỏ khai
khống thời đó được đào sâu đến nỗi nước thường xuyên tràn vào, gây nên tình
trạng ngập lụt. Để có thể tiếp tục khai thác than người ta phải tìm ra biện pháp
bơm nước ra khỏi hầm. Thực tế ấy khiến Newcomen trăn trở. Ơng muốn chế tạo
một cỗ máy có khả năng bơm nước từ thấp lên cao. Kế thừa thành quả của
Thomas Savery, năm 1712, Newcomen chế tạo thành công cỗ máy hơi nước. Hơi
nước được đưa vào một xi lanh, buộc pit-tơng chuyển động ra ngồi. Nước lạnh
được phun vào pit-tông khiến hơi nước ngưng tụ và tạo ra môi trường chân
khơng. Áp suất khơng khí buộc pit-tơng quay trở lại vị trí ban đầu của nó. Sau đó

hơi nước lại tràn vào xi lanh để tiếp tục chu trình mới. Công năng phát sinh từ
chuyển động qua lại của pit-tơng được truyền tới máy bơm thơng qua một địn
cân bằng. Nhờ đó mà máy bơm có thể hút nước liên tục mà không cần dùng sức
người quay các tời để đưa nước lên.
Hình 3: Máy bơm nước của Thomas Newcomen
Dựa trên máy hơi nước của Newcomen, năm 1782, Jame Watt đã cải tiến và cho
ra đời chiếc máy hơi nước mới. Máy tiêu hao than ít, hiệu suất làm việc cao.
Ngoài việc dùng làm nguồn năng lượng cho các cơng xưởng, máy hơi nước cịn
được ứng dụng trong giao thông vận tải. Sự ứng dụng rộng rãi máy hơi nước đã
ảnh hưởng đến cuộc cách mạng phương tiện giao thông ở nước Anh. Năm 1814,
kiến trúc sư người Anh George Stephenson chế tạo thành công xe lửa chạy bằng
hơi nước.
Sự cải tiến giao thơng đường thủy là đóng những chiếc tàu có thể lắp được máy
hơi nước làm động lực. Ngày 19 tháng 8 năm 1807, một nhà phát minh người Mỹ
là Fulton đã thiết kế một chiếc tàu chờ kháchHình 4: Đầu máy hơi nước của Jame Wat
chạy bằng hơi nước chạy thử thành công trên sông Hudson, đồng thời đã mở ra
những chuyến chạy định kỳ từ New York đến An-ba-ni.
1.2.2 Động cơ Stirling
Động cơ Stirling là một động cơ nhiệt đốt ngồi sử dụng piston. Nó đã được sáng
chế và phát triển bởi Reverend Dr Robert Stirling năm 1816. Đây là loại động cơ

7


nhiệt có hiệu suất cao, có thể đạt tới 50% đến 80% hiệu suất lý tưởng của chu
trình nhiệt động lực học thuận nghịch trong việc chuyển hóa nhiệt năng thành
công năng, chỉ bị mất mát do ma sát và giới hạn của vật liệu. Động cơ này cũng
hoạt động được trên nhiều nguồn nhiệt, từ năng lượng Mặt Trời, phản ứng hóa
học đến phản ứng hạt nhân.
1.2.3 Động cơ đốt trong

Năm 1824: Kỹ sư người Anh, Samuel Brown cải tiến một động cơ hơi nước cũ
Newcomen thành động cơ chạy gas và thử nghiệm trên một chiếc xe trên khu đồi
Shooter ở Anh.
Năm 1864: Siegfried Marcus, Kỹ Sư người Áo đã chế tạo một loại động cơ xi –
lanh với bộ chế hịa khí rất thơ sơ và sau đó gắn lên một chiếc xe ngựa và đã vận
hành thành công trên quãng đường đá dài 152,4m. Năm 1890, Wilhelm Mayback
chế tạo động cơ 4 kỳ, 4 xi- lanh đầu tiên. Qua thời gian, động cơ đốt trong càng
được hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi trong các phương tiện giao thông vận tải
như ô tô, xe máy, tàu hoả, tàu thuỷ…
1.3 Những tác hại của động cơ nhiệt đốiHình 5: Đơng cơ đơt trong của 1 xe máyvới
sống

đời

Ơ nhiễm được hiểu như sau: “Khơng khí được coi là ô nhiễm khi thành
phần của nó bị thay đổi do có sự hiện diện của các chất lạ gây ra những tác hại
mà khoa học chứng minh được hay gây ra sự khó chịu đối với con người khi hít
phải”.
Động cơ nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay, bao gồm từ những
động cơ chạy bằng xăng hoặc dầu ma dút của xe máy, ô tô, máy bay, tàu hỏa, tàu
thủy ... đến các động cơ chạy bằng các nhiên liệu đặc biệt của tên lửa, con tàu vũ
trụ, động cơ chạy bằng năng lượng nguyên tử của tàu ngầm, tàu phá băng ... Các
nhiên liệu bị đốt cháy trong động cơ nhiệt đang làm ô nhiễm môi trường sống mọi
sinh vật trên Trái Đất. Khi hoạt động động cơ nhiệt toả một phần nhiệt lượng vào
khí quyển, gây ảnh hưởng đến sự sinh sản, sinh trưởng của các sinh vật.
Để biết được tại sao động cơ ôtô, xe máy lại gây ơ nhiễm, phải xét đến q
trình cháy diễn ra trong buồng cháy của động cơ.
Theo nguyên lý, quá trình cháy lý tưởng chỉ sinh ra CO 2, H2O và N2. Trên ngun
tắc, ba khí thải này khơng có gì là độc hại cả, chỉ khí CO 2 tạo ra hiện tượng nhà
kính. Nhưng trong thực tế, thì quá trình cháy xảy ra trong buồng cháy của động

cơ khơng lý tưởng như vậy. Vì buồng đốt của xe khơng bao giờ hồn hảo thế nên
máy xe đồng thời sản xuất ra một lượng khí độc rất nhỏ kèm theo. Các khí độc
gồm có:
8


+ Carbon Monoxide (CO): Một loại khí độc khơng màu sắc, khơng mùi vị.
+ Hydrocarbons (CmHn): Loại khí được bốc hơi từ nhiên liệu đốt không hết. Ánh
nắng mặt trời phân hóa chất này và biến thành Oxy hóa (Oxidant), và rồi phản
ứng cùng với chất Oxít của Nitrogen để tạo thành Ozơn (O 3). Phần lớn được nhìn
thấy là khói xe.
+ Nitrogen oxides (NO and NO2, được gọi chung là NOx): Chất này góp phần
vào khói và mưa axit, nó cũng kích thích lên màng nhầy của con người.
Đây là 3 loại chất mà các nước phát triển đang nhức nhối và tìm mọi cách để
giảm bớt trong mơi trường.
Ngồi việc thải ra các chất khí độc hại làm ô nhiễm môi trường, các động
cơ nhiệt còn tiêu hao một lượng rất lớn dầu hỏa, làm gây ra những lỗ hổng rất lớn
trong lòng đất. Do vậy mà các hiện tượng sụt, lở, nứt đất xảy ra thường xuyên
hơn. Còn một yếu tố khác nữa, là các động cơ nhiệt là các máy nổ, nên gây ô
nhiễm tiếng ồn rất lớn, đôi khi vượt quá ngưỡng cho phép, làm ảnh hưởng đến
sức khỏe con người.
1.4 Các biện pháp giảm ô nhiễm môi trường của động cơ nhiệt
14.1 Sử dụng các nguồn năng lượng mới
Dùng các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, dùng nhiên liệu
khí hóa lỏng, nhiên liệu có nguồn gốc sinh khối như dầu thực vật(xăng sinh học).
1.4.2 Thay đổi công nghệ
Thay đổi công nghệ trong các loại động cơ nhiệt, có thể sử dụng các công
nghệ tiên tiến, hiện đại như:
+ Công nghệ chuyển đổi bằng chất xúc tác (Catalytic Converter)
Catalytic Converter là một đoạn trong hệ thống xả khí mà lõi là 2 tầng gốm

xốp dạng tổ ong có chứa các chất xúc tác là những kim loại hiếm như platinum,
rhodium hoặc palladium. Mỗi tầng làm chuyển hóa một loại khí độc hại. Bộ
chuyển đổi này giúp giảm thiểu ba loại khí thải độc hại là CO, NOx và C mHn, theo
cơ chế sau:
Bước thứ nhất bộ phận xúc tác lọc khí thải dùng các chất như platinum hay
rhodium làm giảm bớt đi chất NOx, bao gồm NO và NO 2 . Khi phân tử NO hoặc
NO2 va chạm vào chất xúc tác. Chất xúc tác tách nguyên tử N ra khỏi phân tử
NOx, để cho O2 thốt ra ngồi. Ngun tử N được chất xúc tác giữ lại để kết hợp
với một nguyên tử khác tạo thành N2:
2NO => N2 + O2 hay 2NO2 => N2 + 2O2
9


Bước thứ hai bộ phận xúc tác lọc khí thải oxy hóa các nhiên liệu chưa đốt
hết nhằm giảm bớt các chất CO và CmHn bằng cách đốt đi nhiên liệu thừa từ
buồng đốt ra. Chất xúc tác giúp tạo phản ứng cho CO và Hydrocarbon thành
những phân tử khác chẳng hạn như: 2CO + O2 => 2CO2
Như vậy các phản ứng trên đã giảm thiểu lượng khí độc hại trước khi cho
khí thải thốt ra ngồi mơi trường qua ống xả của xe.
+ Dùng bộ phun xăng điện tử Fi (Fuel injection) thay cho chế hồ khí.
Ngun lý hoạt động cơ bản của Fi là sử dụng một hệ thống điều khiển điện tử để
can thiệp vào quá trình phun nhiệu liệu vào buồng đốt động cơ nhằm tối ưu hóa
việc sử dụng nhiên liệu.
Hệ thống gồm hai thành phần chính: các bộ phận cảm biến và bộ phận điều khiển
trung tâm. Bộ phận cảm biến liên tục theo dõi quá trình hoạt động của động cơ,
bao gồm vị trí bướm ga, áp suất ống nạp, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ dầu, tốc độ
động cơ… và truyền tải thông tin tới bộ điều khiển.
Bộ phun xăng điện tử được hệ thống điều khiển điện tử trung tâm (gọi tắt là ECU)
kiểm sốt q trình cung cấp nhiên liệu. Cụm ECU lần lượt đọc các tín hiệu của
cảm biến khác nhau trên xe. Qua những thông tin thu thập được, ECU xác định

bao nhiêu nhiên liệu cần thiết cho việc hoạt động tối ưu của xe. ECU dựa trên các
số liệu từ cảm biến của vòng tua, nhiệt độ động cơ, nhiệt độ khơng khí, vị trí trục
khuỷu, vị trí bướm ga… để lập trình tính tốn nhiên liệu, sau đó tiến hành đóng
mở kim phun xăng. Hệ thống này ngồi việc tiết kiệm nhiên liệu, cịn giúp bảo vệ
mơi trường, giảm lượng khí thải ra trong khơng khí.
+ Cơng nghệ Hồn lưu Khí thải (Exhaust Gas Recirculation,EGR)
Hồn lưu khí thải (EGR) cịn được gọi là Tuần hồn Khí thải. Thay vì khí thải thải
thơng thường qua ống xả thì sẽ quay lại giúp làm nóng nhiên liệu đầu vào, giúp
làm cháy tối đa hố nhiên liệu. Mục đích của nhà phát minh là tận dụng những
thành phần có thể đốt cháy được cịn tồn trong khí thải như CO và hydrocarbua
chưa được đốt cháy hết. Bằng cách hoàn lưu một phần khí thải quay lại buồng
đốt, các nhà sản xuất động cơ có thể tăng được hiệu quả nhiên liệu.

10


Tuy nhiên về mặt nâng
cao hiệu quả nhiên liệu, EGR có
tác dụng nổi bật ở động cơ
dieesel vì có thể tái sử dụng
được 50% khí xả. Cịn ở động cơ
xăng chỉ có thể sử dụng được tối
đa 15%.

Hình 6: Sơ đồ cơng nghệ hồn lưu khí thải

1.4.3 Cách sử dụng
- Sử dụng tiết kiệm nhiên liệu. Khi dừng đèn xanh đỏ lớn hơn 20s thì tắt
khố điện. Hiện nay đã có cơng nghệ ESP( engine stop pause) tự ngắt động cơ khi
xe dừng quá 3s. Hiện nay công nghệ này đã áp dụng ở một số xe gắn máy của

Honda và Yamaha.
- Hạn chế sử dụng phương tiện cá nhân dùng động cơ nhiệt như xe máy, xe
hơi mà khuyến khích sử dụng các phương tiện khơng cần động cơ như xe đạp,
hoặc là sử dụng phương tiện công cộng như xe bus, tàu điện ngầm… để bảo vệ
nguồn tài nguyên cũng như môi trường. Nhà nước nghiêm cấm dùng xăng pha chì.
-Sử dụng phương tiện chạy điện của các hãng có uy tín.
II. Máy lạnh
2.1 Định nghĩa, ngun tắc hoạt động của máy lạnh
Định nghĩa: Máy lạnh là thiết bị dùng để lấy nhiệt từ một vật và truyền sang
vật khác nóng hơn nhờ cơng từ các vật ngồi.
Mỗi máy lạnh gồm có 3 bộ phận chính:
- Nguồn lạnh : cung cấp nhiệt lượng (Q2) cho cơ cấu tác nhân
- Tác nhân và các thiết bị phát động nhận nhiệt từ nguồn lạnh và nhận cơng(A)
từ ngồi.
- Nguồn nóng : nhận nhiệt lượng (Q1) từ cơ cấu tác nhân.
Nguyên tắc hoạt động: Tác nhân nhận cơng A từ ngồi nên lấy được nhiệt lượng
Q2 từ nguồn lạnh. Sau đó toả nhiệt lượng Q1 cho nguồn nóng.
Trong máy lạnh và máy điều hồ khơng khí có máy nén hơi, ga lạnh được máy
nén hút từ dàn bay hơi để nén lên áp suất cao, đẩy vào dàn ngưng tụ. Ở dàn ngưng
tụ hơi thải nhiệt cho môi trường làm mát để ngưng tụ lại thành dịch lỏng. Dịch
lỏng được đưa qua van tiết lưu vào dàn bay hơi. Khi qua van tiết lưu, áp suất đột
ngột giảm xuống rất thấp làm cho nhiệt độ sôi giảm xuống, dịch lỏng bốc hơi
11


mãnh liệt ở nhiệt độ thấp trong dàn bay hơi, tạo ra hiệu ứng lạnh để làm lạnh
phòng. Sự rò rỉ ga lạnh trong quá trình hoạt động của máy lạnh chính là ngun
nhân gây ơ nhiễm mơi trường.
2.2 Lịch sử ra đời của máy lạnh
Người Ai Cập cổ đại đã biết chế tạo ra mơ hình làm mát để phục vụ cho chính

mình. Mơ hình đơn giản nhất được người Ai Cập chế tạo ra đó là treo lau sậy trên
những cửa sổ rồi phun nước lên. Mục đích của mơ hình này là khi gió thổi vào sẽ
đi qua mơ hình và mang theo hơi nước vào phịng, giữ ẩm và làm mát cho khơng
khí bên trong.
Một cách làm mát khác của người La Mã cổ đại chính là họ bao quanh tường nhà
hệ thống ống nước, khi nước lưu thông sẽ làm mát ngôi nhà. Làm mát bằng nước
cũng được người Ba Tư thời trung cổ áp dụng. Hệ thống của họ bao gồm tháp gió
và các bể chứa nhiều nước giúp làm mát khơng khí trong nhà.
Hình 7 Mô hình làm mát của người Ai Cập

Năm 1820, nhà hố học người Anh Michael
Faraday đã thành cơng khi cho nén và hố lỏng khí amoniac. Ơng nghiên cứu
được rằng khi bay hơi, khí amoniac có khả năng
làm lạnh khơng khí xung quanh. bác sĩ người Hình 8 Tháp gió làm mát của người Ba Tư
Scotland John Gorrie (1803-1855) đã dùng kỹ
thuật nén khí nhằm tạo ra băng để làm mát các
bệnh nhân trong bệnh viện tại Apalachicola,
Florida. Từ thành cơng đó, ơng hy vọng sẽ tạo nên
Hình 9: Cỗ máy tạo băng của Harrison
một cỗ máy tạo băng để làm mát cả một tòa nhà.
Năm 1851, kỹ sư James Harrison chế tạo thành
công cỗ máy làm nước đá đầu tiên. Năm 1854 cỗ
máy này chính thức được thương mại hố. Năm 1855, ơng được trao bằng sáng
chế hệ thống tủ lạnh nén khí ete.
Hệ thống điều hồ khơng khí của Willis Carrier được dùng trong một nhà máy in.
Hệ thống này giúp kiểm soát nhiệt độ và còn giữ độ ẩm trong nhà máy. Nguyên lý
giữ ẩm cho khơng khí của Carrier áp dụng khá đơn giản, thay vì đẩy khơng khí
qua ống nung nóng, dịng khơng khí di chuyển qua ống được làm lạnh bằng
Hình 10 Mơ hình máy tạo băng của John Gorrie
amoniac hố lỏng.

Từ năm 1917 đến năm 1930, người dân có thể tận hưởng khơng khí mát từ máy
điều hồ ở các rạp chiếu phim. Các thế hệ máy điều hoà tiếp theo đã được giảm
thiểu tối đa kích thước, nhỏ gọn hơn. Hiện nay, hầu hết máy lạnh đều sử dụng công

12


nghệ Inverter. Công nghệ này sử dụng máy nén biến tần để đạt được nhiệt độ mong
muốn với tần số biên độ nhiệt tối thiểu giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ.
Năm 1913, chiếc tủ lạnh đầu tiên dùng trong gia đình mới xuất hiện: tủ lạnh
Domelre được chế tạo bởi Freda W. Wolfa, người Chicago (Mỹ). Demolre tạo ra
khí lạnh dựa trên nguyên tắc hấp thụ nhiệt. Nước được đun nóng, chuyển thành
hơi nước, sự hấp thụ nhiệt bắt đầu diễn ra, hơi nước bị nhiệt độ bên ngoài làm
lạnh đi và trở lại trạng thái chất lỏng, sau đó lại được đun nóng…và cứ tiếp tục
như thế. Đến năm 1930, thực phẩm đơng lạnh đã có mặt trên thị trường. Năm
1950, tủ lạnh được thương mại hoáHình 11 Carrier và hệ thơng điều hồ đặt trên nóc 1 toà nhà
mạnh mẽ và dần trở thành một đồ dùng
cần thiết trong các gia đình.
Trong thập niên 1970 và thập niên 80, những phát minh có liên quan đến hợp chất
CFC (như Freon) dẫn đến việc suy giảm của tầng ozone. Vì thế, vào đầu những
năm 1990, mối quan tâm về môi trường dẫn đến lệnh cấm sử dụng Freon. Kể từ
đó, tủ lạnh hiện đại đã sử dụng các biến thể của tetrafluoroethane như một chất
làm lạnh.
2.3 Những tác hại của máy lạnh đối với đời sống
Máy lạnh có rất nhiều công dụng và tiện lợi đối với con người. Nhưng liệu sức
khỏe của con người và môi trường có bị ảnh hưởng hay khơng?
Máy lạnh hoạt động và làm lạnh được là nhờ q trình tuần hồn chất làm
lạnh cịn gọi là gas lạnh. Gas lạnh là mơi chất được sử dụng trong hệ thống làm
lạnh hấp thụ nhiệt. Tùy theo công dụng của từng loại máy mà người ta sử dụng
loại mơi chất lạnh thích hợp. Nó có nhiệm vụ mang nhiệt từ nơi có nhiệt độ thấp

để thải ra nơi có nhiệt độ cao hơn. Đây chính là thành phần khơng thể thiếu trong
q trình làm lạnh của hệ thống máy lạnh nói chung hoặc trong các hệ thống làm
lạnh nói riêng.
Có rất nhiều loại ga lạnh khác nhau. Trong lịch sử phát triển của kỹ thuật
lạnh, các nhà khoa học đã thử nghiệm hàng ngàn loại ga lạnh khác nhau, trong đó
có hàng trăm ga lạnh đã được ứng dụng trong thực tế bao gồm cả các chất hữu cơ
và vô cơ. Tiêu biểu nhất cho các chất hữu cơ là các frêôn và cho các chất vô cơ là
amôniắc. Frêôn là các cacbua hydrô no và chưa no như CH 4, C2H6 mà các ngun
tử hydrơ được thay thế một phần hoặc tồn bộ bằng các nguyên tử clo và flo, ví
dụ ga nạp cho tủ lạnh R12 là CCl2F2, ga nạp cho máy điều hồ R22 là CHClF2.
Gas frêon R12, R22 khơng cháy, khơng nổ, nhưng freon 12 có khả năng thẩm
thấu rất mạnh, dễ lọt ra ngoài qua những khe hở cực nhỏ. Do không màu, không

13


mùi nên khi freon 12 lọt ra ngồi khơng thể phát hiện được. Khi gặp lửa có nhiệt
độ trên 400oC, freon 12 sẽ phân giải thành chất khí phosgen (COCl 2). Khí
phosgen rất độc hại đối với cơ thể con người. Tác hại lớn hơn của freon 12 là khi
lọt vào khơng khí, tuy rất bền vững nhưng nó lại dần dần bay lên đến tầng bình
lưu, cách mặt đất chừng 10-15km. Bị tác động của tia tử ngoại, chúng phân huỷ
ra clo nguyên tử, các clo nguyên tử này phân huỷ ôzôn thành O 2 và nguyên tử ôxi
đơn O. Mỗi nguyên tử clo có thể phân huỷ được hàng vạn phân tử ơzơn, nó sẽ phá
vỡ kết cấu tầng ozon trên khí quyển, khiến tầng ozon bị lỗng, thậm chí bị thủng,
các tia tử ngoại, tia vũ trụ sẽ chiếu thẳng xuống Trái đất phá hoạt điều kiện mơi
trường sinh tồn của lồi người
Ngày nay chúng ta phải dùng các loại frêon mới, nhưng khơng hồn tồn
an tồn như các frêon truyền thống. Các frêon không chứa clo khơng phá huỷ
tầng ơzơn ví dụ các loại frêon mới R134a (C2H2F4), R410A, R407C, R507.
Đặc biệt, để bảo vệ môi trường, loại trừ frêon R 12, các nước trong cộng

đồng châu Âu, Ấn Độ, và một số xí nghiệp của Trung Quốc sử dụng ga đun bếp
butan và propan để nạp cho máy lạnh. Đây là các chất có nguy cơ cháy nổ rất cao.
Tuy với lượng nạp chỉ 0,1kg cho 1 tủ lạnh nhưng nếu có lẫn khơng khí và động
cơ rị điện, gây ra tia lửa điện thì tủ lạnh có thể trở thành một quả bom. Vì vậy
cơng tác an tồn cho tủ loại này là đặc biệt quan trọng. Tuy có nguy cơ cháy nổ
rất cao nhưng có thể phải sử dụng làm ga lạnh trong tương lai nếu các nhà khoa
học khơng tìm ra được các ga lạnh mới phù hợp.
Vì lẽ đó, các nhà khoa học đang nghiên cứu sản xuất chất làm lạnh thay
cho freon 12, hoặc nghiên cứu chế tạo loại tủ lạnh không dùng freon 12 như tủ
lạnh bán dẫn, tủ lạnh hấp thụ, tủ lạnh điện tử, v.v.
Hầu hết các loại ga lạnh là không độc trừ amôniắc. Chỉ khi có q nhiều ga lạnh
trong khơng khí (khoảng 0,44 kg ga lạnh/1m3 khơng khí ) thì có thể bị ngạt do
thiếu dưỡng khí. Amơniắc dẫn điện, cịn các chất frêon hầu như khơng dẫn điện.
Chính vì vậy mới có thể bố trí động cơ điện trong các blốc máy nén tủ lạnh hoặc
máy điều hồ ga frêon mà khơng sợ chập điện. Amôniắc đẫn điện nên luôn luôn
phải đặt động cơ điện bên ngoài máy nén.
2.4 Các biện pháp giảm ô nhiễm môi trường của máy lạnh
Con người hiện đang phải đối mặt với những ảnh hưởng của sự biến đổi
khí hậu mà một trong những nguyên nhân gây ra chúng là tác nhân lạnh. Không
chỉ ảnh hưởng đến tầng ozơn, tác nhân lạnh cịn góp phần gây ra sự ấm dần lên
tồn cầu – là ngun nhân chính dẫn đến sự thay đổi mạnh mẽ của khí hậu trong
thời gian gần đây. Hầu hết các tác nhân lạnh hiện nay đều khơng phải là hồn hảo,
do đó cần quan tâm đến sự cân bằng trong việc sử dụng tác nhân lạnh. Bất kỳ tác

14


nhân lạnh nào cũng có thể sử dụng được nếu chúng ta ứng dụng chúng một cách
phù hợp. Khi chọn mua và sử dụng máy lạnh chúng ta cần chú ý:
Đối với cá nhân:

Đa số các hãng hiện nay đều có thêm loại tác nhân lạnh (gas lạnh) thân thiện
với môi trường (R407C, R410A) và ứng dụng các công nghệ tiên tiến. Do đó ưu
tiên chọn lựa các thiết bị hiệu suất cao, tiết kiệm điện nếu đủ khả năng.
Sử dụng các thiết bị điện nói chung và thiết bị lạnh nói riêng một cách hiệu quả nhất:
+ Đừng cài đặt chế độ máy quá lạnh(<160 C), điều này gây lãng phí năng
lượng và ảnh hưởng đến sức khỏe, thơng thường nhiệt độ 250 C là phù hợp.
+ Tắt các thiết bị điện khi không sử dụng
Đối với doanh nghiệp:
Hệ thống lạnh gần như chiếm 30 – 40% tiêu thụ điện năng trong tịa nhà. Vì vậy
doanh nghiệp nên sử dụng một hệ thống tiết kiệm năng lượng.
Quan tâm đến cơng tác bảo trì, bảo dưỡng cho thiết bị. Thay thế thiết bị cũ hiệu
suất kém.
Đối với các cơng trình mới, hãy quan tâm đến các hệ thống tiết kiệm năng lượng:
+ Hệ thống thu hồi nhiệt (sử dụng heat wheel, heat recovery).
+ Hệ thống tích trữ lạnh (ice storage).
+ Dùng heat pump thay cho lò hơi để cung cấp nước nóng.
+ Tham khảo các hướng dẫn thiết kế “xanh” để có một hệ thống hiệu suất cao.
+ Ln xem xét đến yếu tố cân bằng của tác nhân lạnh trong đó đặc biệt là hiệu
suất của hệ thống lạnh.
2.5. Cách sử dụng điều hoà tiết kiệm điện
- Điều chỉnh nhiệt độ phòng hợp lý, từ 250C đến 280C là nhiệt độ thích hợp để
máy lạnh của bạn có thể hoạt động một cách tối ưu nhất. Không để nhiệt độ quá
lạnh vào ban đêm. Hãy điều chỉnh máy lạnh ở nhiệt độ vừa phải khoảng 1-2 tiếng
trước khi đi ngủ, nhờ đó máy lạnh sẽ phải hoạt động ít hơn và tốn ít điện năng hơn.
Ngồi ra việc này còn tránh cho người dùng bị cảm lạnh, nhất là nhà có trẻ nhỏ.
- Nên sử dụng máy lạnh có cơng suất phù hợp với diện tích nơi ở sẽ giúp tiết kiệm
điện và giữ cho máy luôn được bền và hoạt động ổn định.
- Đóng kín cửa khi sử dụng máy lạnh.
- Vệ sinh máy lạnh định kỳ ít nhất mỗi 6 tháng: Lau dọn sạch sẽ bụi bẩn tích
trong bộ lọc, có thể giảm đến 15% cơng suất hoạt động của máy.

- Kiểm tra ống dẫn để đảm bảo rằng ống dẫn ga được đặt một cách hợp lý và
thường xuyên được vệ sinh sạch sẽ. Đôi khi bụi bẩn bám trong các ống dẫn hay

15


ống dẫn bị rị rỉ cũng có thể là ngun nhân gây ảnh hưởng đến hệ thống làm mát
của máy, làm tốn rất nhiều điện năng.
- Sắp xếp lại đồ đạc để khơng chắn tầm lưu thơng gió.
- Khơng nên để ánh nắng mặt trời chiếu vào phịng.
- Khơng nên tắt máy lạnh nếu bạn phải ra ngồi khơng q lâu, vì nó sẽ làm máy
lạnh phải tiêu tốn một lượng điện đáng kể để khởi động lại và làm lạnh phòng lại
từ đầu.

- Nên kết hợp sử dụng quạt cùng với máy lạnh.
2.6. Cách sử dụng tủ lạnh tiết kiệm điện
Tủ lạnh là thiết bị điện gia dụng thường xuyên cắm vào điện nguồn cả ngày lẫn
đêm và kéo dài từ ngày này qua tháng khác, hầu như không ngưng nghỉ. Nếu sử
dụng tủ lạnh đúng cách vừa tiết kiệm được điện năng tiêu thụ vừa giữ cho tủ có
tuổi thọ cao hơn.
- Tủ lạnh cần phải đặt vào chỗ thơng gió, thống mát, hạn chế đặt vào
những góc nhà chật hẹp, lưng và hai vách bên hông tủ lạnh phải cách tường ít
nhất là 10cm để bảo đảm thoát nhiệt.
- Điều chỉnh nhiệt độ hợp lý, khi thực phẩm trữ lạnh trong tủ không nhiều,
nên điều chỉnh cấp độ làm lạnh ở mức trung bình hoặc thấp sẽ tiết kiệm điện hơn.
- Cất giữ thực phẩm đúng cách để tiết kiệm điện: không nên chất quá đầy
thực phẩm vào tủ, giữa các thực phẩm cần phải chừa ra một khoảng cách để khí
lạnh có thể đối lưu, lượng điện tổn hao sẽ giảm xuống; thực phẩm nóng phải để
nguội hẳn mới cho vào tủ lạnh; Đặc biệt, chúng ta nên sử dụng đồ đựng thực
phẩm bằng kim loại thay cho đồ nhựa do tính năng dẫn lạnh tốt hơn. Không

những thế, trường hợp thực phẩm cần giữ chỉ chiếm một diện tích nhỏ buồng giữ
lạnh, để tiết kiệm điện, ta nên sử dụng những miếng nhựa xốp chứa đầy vào
buồng giữ lạnh nhằm thu hẹp không gian cần làm lạnh của tủ lạnh.
- Thường xuyên vệ sinh tủ lạnh để tiết kiệm điện, đồng thời mỗi năm 1 lần
nên kiểm tra lượng ga làm lạnh của máy và nếu thiếu ga phải bổ sung kịp thời.
- Hạn chế bật/tắt, mở cửa tủ lạnh để tránh thốt khí lạnh ra ngoài.

16


- Rã đơng trong tủ lạnh: Thay vì rã đơng bằng lị vi sóng, hãy rã đơng tự
nhiên bằng cách cho thức ăn vào ngăn mát tủ lạnh trước đó một đêm sẽ giúp tiết
kiệm đáng kể điện năng tiêu thụ.
- Kiểm tra cửa hít các ron cao su ở cửa sau một thời gian dài sử dụng có thể
bị hỏng hóc, làm tủ bị thốt khí lạnh.
III. Ngun lý II Nhiệt động lực học
3.1. Nguyên lí II nhiệt động lực học
Nguyên lí thứ hai của NĐLH cho biết chiều mà q trình có thể tự xảy ra hoặc
khơng thể tự xảy ra. Sau đây là hai cách phát biểu đơn giản nhất.
a) Cách phát biểu của Clau-đi-út
Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn.
Mệnh đề trên được Clau-đi-út, nhà vật lí người Đức, phát biểu vào năm 1850,
sau đó được coi là một cách phát biểu của nguyên lí thứ hai của NĐLH. Mệnh
đề này không phủ nhận khả năng truyền nhiệt từ vật lạnh sang vật nóng, chỉ
khẳng định là điều này khơng thể tự xáy ra được.
b) Cách phát biểu của Cac-nô
Chúng ta đã biết, trong động cơ nhiệt chỉ có một phần nhiệt lượng do
nhiên liệu bị đốt cháy cung cấp được chuyển thành cơng cơ học, cịn một phần
được truyền cho mơi trường bên ngồi. Cac-nơ (Carnot), nhà vật lí người Pháp,
đã khái quát hoá hiện tượng trên trong mệnh đề: Động cơ nhiệt khơng thể

chủn hố tất cả nhiệt lượng nhận được thành cơng cơ học.
Chú ý: Người ta có thể chứng minh được hai cách phát biểu trên của
nguyên lí thứ hai của NĐLH là tương đương.
3.2 Hiệu suất cực đại của máy nhiệt
Với nguồn nóng T1 và nguồn lạnh T2 đã cho thì hiệu suất và hiệu năng của
máy bị giới hạn. Cụ thể:
- Hiệu suất cực đại của động cơ nhiệt:
- Hiệu

năng cực đại của máy lạnh:

Để nâng cao hiệu suất của động cơ nhiệt, người ta nâng cao nhiệt độ của nguồn nóng hay hạ
thấp nhiệt độ nguồn lạnh hoặc thực hiện cả hai.

17


IV. Vai trò của học sinh trong việc bảo vệ môi trường
Khoa học kĩ thuật, các phương tiện truyền thông, công nghệ thông tin ngày
càng phát triển và phổ biến rộng rãi nên sự hiểu biết của con người về thực trạng
ô nhiễm môi trường hiện nay ngày càng tăng. Con người đã và đang nỗ lực để
khắc phục hiện trạng, đồng thời bảo vệ và cải tạo môi trường tự nhiên. Những
biện pháp chính là:
- Hạn chế phát triển dân số quá nhanh.
- Sử dụng có hiệu quả các nguồn tài ngun
- Bảo vệ các lồi sinh vật, phịng chống phá từng phòng hộ. Phục hồi và
trồng mới rừng.
- Kiểm soát và giảm thiểu các nguồn chất thải gây ô nhiễm, các nước đưa
ra chỉ tiêu cụ thể về giảm khí thải của nước mình.
Những biện pháp cụ thể đối với học sinh:

- Giảm lượng rác thải trong sinh hoạt hàng ngày của cá nhân và gia đình.
- Tiết kiệm năng lượng tại gia đình: Sử dụng tủ lạnh, điều hòa tiết kiệm năng
lượng. Chỉ sử dụng khi thực sự cần thiết, có thể giảm lượng khí nhà kính phát tán
vào khí quyển. Sử dụng bóng đèn huỳnh quang, bóng đèn Led thay cho đèn sợi đốt.
- Tiết kiệm năng lượng trên đường đi: Đi bộ, đi xe đạp, sử dụng xe dùng chung
hoặc các phương tiện giao thông công cộng. Chọn các loại xe tiết kiệm nhiên liệu
hiện có.
- Cùng nhau chia sẻ kiến thức, thơng tin và những sáng kiến của mình với bạn
bè, thầy cơ, đồng nghiệp và các tổ chức, đồn thể nơi mình sống để cùng nhau
hướng tới những việc làm thân thiện với môi trường.
- Tham gia và tổ chức các hoạt động bảo vệ mơi trường. Những hoạt động tình
nguyện của các cá nhân, tập thể có tác động to lớn tới những nỗ lực phát triển
cộng đồng bền vững trước mắt và lâu dài.
- Ủng hộ những thay đổi vì mơi trường: Tuyên truyền về hậu quả của biến đổi
khí hậu và các biện pháp chống biến đổi khí hậu. Tuyên truyền về những ích lợi
của rừng và tác hại của việc chặt phá rừng. Cùng nhau trồng rừng và bảo vệ rừng.

18


C. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
1. Tiết học 1: Tìm hiểu về động cơ nhiệt và máy lạnh
1.1 Chuẩn bị

- Trước tiết học: Giáo viên tiến hành chia lớp theo 4 nhóm, phân nhóm trưởng, thư
ký. Phân cơng nhiệm vụ cho các nhóm chuẩn bị giấy, bút màu để làm việc nhóm.
- Ổn định lớp, kiểm tra lại sự chuẩn bị của mỗi nhóm theo phân cơng.
1.2 Tổ chức các hoạt động dạy và học

Đặt vấn đề: 3 phút

GV: Động cơ nhiệt và máy lạnh có vai trị đặc biệt quan trọng đối với phát triển
kinh tế xã hội và đời sống của con người. Sự ra đời của động cơ nhiệt đã giúp cho
con người chế tạo các máy móc phục vụ sản xuất, nâng cao hiệu suất lao động.
Đồng thời động cơ nhiệt và máy lạnh cũng góp phần giúp đời sống con người trở
nên tiện nghi hơn, giúp bảo quản các các nguyên liệu, vật liệu, các chế phẩm thuốc
men, thức ăn, nước uống… Cùng với sự phát triển của trí tuệ lồi người thì các loại
động cơ và máy lạnh ngày càng được cải tiến để ứng dụng mọi mặt vào cuộc sống
con người. Vậy nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt và máy lạnh là như nào? Tại
sao khi chúng hoạt động lại gây ô nhiễm khơng khí, phá hủy tầng ơ zơn. Chúng ta sẽ
cùng tìm hiểu trong bài học hơm nay.
Hoạt động 1
*Mục đích: : Tìm hiểu động cơ nhiệt
*Thời gian: 15 phút
*Phương pháp (Phương pháp thuyết trình và đàm thoại của giáo viên với học sinh,
học sinh làm việc theo nhóm)
Hoạt động của GV

Hoat động của học sinh

Nội dung cơ bản

- GV nêu khái niệm động cơ - Hs theo dõi ví dụ của I. Động cơ nhiệt
nhiệt.
giáo viên
a) Định nghĩa – Cấu tạo
động cơ nhiệt
- GV trình bày ví dụ về sự
nâng một vật lên nhờ một
Động cơ nhiệt là thiết bị
19

xilanh chứa khí
? Tại sao pittơng được nâng
lên?
Muốn hạ píttơng xuống mà
khơng cần tốn nhiều cơng thì
ta làm thế nào?

- Hs trong lớp trao đổi và biến đổi nhiệt lượng sang
cơng.
trả lời câu hỏi.
- Các nhóm cùng thảo
luận và đại diện trả lời.
Mỗi động cơ nhiệt đều có
3 bộ phận cơ bản

? Các nhóm làm việc trong 5’ - Hs làm việc nhóm, vẽ - Nguồn nóng : cung cấp
để tìm ra các bộ phận chính hình ra giấy và giáo viên nhiệt lượng (Q1).
của một động cơ nhiệt.
gọi lên trình bày bằng
- Tác nhân và các thiết bị
máy chiếu vật thể.
phát động nhận nhiệt,
sinh công và tỏa nhiệt.
GV: Gọi đại diện nhóm Hs lên - Các nhóm nhận xét và
- Nguồn lạnh : thu nhiệt
trình bày ý tưởng của nhóm.
bổ sung phần trình bày
do tác nhân tỏa ra (Q2).

của nhóm được gọi lên
b) Nguyên tắc hoạt động
bảng.
của động cơ nhiệt
GV chiếu video hoạt động của
một động cơ nhiệt và u cầu
các bạn mơ tả cụ thể các q
trình hoạt động của động cơ
trong video, chỉ ra các bộ Hs trong nhóm bàn luận
phận chính của động cơ.
và đại diện trả lời câu hỏi.

Tác nhân nhận nhiệt
lượng Q1 từ nguồn nóng
biến một phần thành
cơng A và tỏa phần nhiệt
lượng cịn lại Q2 cho
nguồn lạnh.

Nguồn nóng T1
Tác nhân và cơ cấu của động cơ nhiệt

GV nhận xét chung.
?Mục đích của động cơ nhiệt
là biến đổi nhiệt lượng thành
công. Một động cơ nhiệt càng
tốt khi nó biến đổi được một tỉ

Q1

A
Q2

Nguồn lạnh T2

20


lệ càng lớn nhiệt nhận từ
nguồn nóng sang cơng cho
vật ngồi.
? Hiệu suất của động cơ nhiệt
tính như thế nào.
Hs: Được tính bằng tỉ số c) Hiệu suất của động cơ
của công A trên nhiệt nhiệt
lượng Q1 nhận được từ
Hiệu suất của động cơ
nhiệt được xác định bằng
GV: Hiện nay hiệu suất các nguồn nóng.
tỉ số giữa cơng A sinh ra
động cơ nhiệt thực tế chỉ nằm
với nhiệt lượng Q1 nhận
trong khoảng 25%-45%.
từ nguồn nóng.
GV: muốn nâng cao hiệu suất Hs: Các nhóm suy nghĩ,
của động cơ nhiệt thì phải làm trao đổi và trả lời.
thế nào?

Hoạt động 2:
*Mục đích: Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy lạnh

*Thời gian: 15 phút
*Quan điểm dạy học giải quyết vấn đề: Giáo viên đặt vấn đề: Máy lạnh hoạt
động theo nguyên tắc nào? Cấu tạo như thế nào?
*Phương pháp (Phương pháp thuyết trình và đàm thoại của giáo viên với
học sinh, học sinh làm việc theo nhóm)

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Giới thiệu phần 2: Cấu - Hs theo dõi bài giảng
tạo và nguyên tắc hoạt
động của máy lạnh. Hiệu
năng của máy lạnh
? Máy lạnh là thiết bị có

21

Nội dung cơ bản
3. Máy lạnh
a) Định nghĩa – Nguyên tắc
hoạt động
Máy lạnh là thiết bị dùng
để lấy nhiệt từ một vật và


vai trị gì?

- Hs trong lớp trao đổi và truyền sang vật khác nóng
hơn nhờ cơng từ các vật

trả lời câu hỏi.
ngồi.

Vật cung cấp nhiệt là
-GV: Các nhóm làm việc
nguồn lạnh, vật nhận nhiệt là
A
nguồn nóng, và vật trung
và đưa ra nguyên tắc hoạt
động của máy lạnh.
- Các nhóm thảo luận để gian được gọi là tác nhân, nó
cơng
từ vật ngồi.
nhân và cơ nhận
cấu của máy
lạnh
tìm ra ngun tắcTáchoạt
GV: gọi đại diện một nhóm động của máy lạnh
lên trình bày. Các nhóm
cịn lại nghe và bổ sung.
Hs các nhóm nghe, đưa
ra câu hỏi, nhận xét, bổ
- GV chiếu video mô tả cụ sung.
thể nguyên tắc hoạt động
của một máy lạnh.

Nguồn nóng T1
Q1

Q2

Nguồn lạnh T2

- GV đưa ra định nghĩa về
b) Hiệu năng của máy lạnh
hiệu năng của máy lạnh.
Hs các nhóm nghe, đưa
- Là tỉ số giữa nhiệt lượng Q2
ra câu hỏi
nhận từ nguồn lạnh với cơng
tiêu thụ A
? Có cách nào nâng cao
hiệu năng của máy lạnh.
Đại diện nhóm đưa ra
các câu hỏi thắc mắc để - Hiệu năng của máy lạnh
cả lớp cùng thảo luận
thường có giá trị lớn hơn 1.
Hoạt động 3: Trình bày về nguyên lý II nhiệt động lực học và hiệu suất cực đại
của động cơ nhiệt
*Mục đích: Tìm hiểu về ngun lý II NĐLH và hiệu suất máy nhiệt
*Thời gian: 13 phút
22


*Phương pháp (Phương pháp thuyết trình và đàm thoại của giáo viên với học
sinh, học sinh làm việc theo nhóm)

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Nội dung cơ bản
3. Nguyên lý II nhiệt động
lực học

GV: Nói về q trình thuận
nghịch. Yêu cầu học sinh
lấy ví dụ.
GV nhận xét, bổ sung ví dụ
GV trình bày về ngun lý
2 nhiệt động lực học.

GV: Nhà sản xuất ln tìm
cách nâng cao hiệu suất
của các loại máy nhiệt
nhưng hiệu suất cực đại và
hiệu năng cực đại lại bị
giới hạn.

“Nhiệt không tự nó
Hs: Lĩnh hội kiến thức truyền từ một vật sang vật
và suy nghĩ, trao đổi, đưa nóng hơn”, hay
ra một số ví dụ.
“Khơng thể thực hiện được
động cơ vĩnh cửu loại hai
Hs: Tiếp nhận thông tin
(nói cách khác, động cơ
và đưa ra các phản hồi.
nhiệt khơng thể biến đởi
Lấy ví dụ phân tích.

toàn bộ nhiệt lượng nhận
được thành ra công)”
4. Hiệu suất cực đại của
máy nhiệt

Hs: Lĩnh hội kiến thức
Hs: Suy nghĩ xem những
yếu tố nào ảnh hưởng tới
hiệu suất động cơ nhiệt
và hiệu năng của máy
lạnh.

a) Hiệu suất cực đại của
động cơ nhiệt

T1 : nhiệt độ nguồn nóng
T2 : nhiệt độ nguồn lạnh
Để nâng cao hiệu suất của
động cơ nhiệt, người ta nâng
cao nhiệt độ của nguồn nóng
hay hạ thấp nhiệt độ nguồn
lạnh hoặc thực hiện cả hai.
b) Hiệu năng cực đại của
máy lạnh

GV: Kết luận, đưa ra cơng
thức tính hiệu suất và hiệu
23

năng cực đại của máy
nhiệt.

Hs: Suy nghĩ và liên hệ
GV nêu ra cho học sinh với thực tế.
thấy quá trình hoạt động
của động cơ có thải khí
thải ra mơi trường, vì vậy
gây ơ nhiễm mơi trường.
Hs: Suy nghĩ và liên hệ
Giáo viên nêu ra ảnh với thực tế
hưởng của các khí thốt ra
từ hoạt động của máy lạnh.
Kết luận về sự ảnh hưởng
của máy lạnh đến môi
trường.
Hoạt động 4: Thời gian: 2 phút
*Mục đích: Giáo viên nhận xét đánh giá hoạt động của các nhóm. Củng cố,
dặn dị cơng việc chuẩn bị cho tiết sau.

2. Tiết học 2: Giao nhiệm vụ học tập, các tiêu chí đánh giá và học sinh làm
việc nhóm để xác định các vấn đề nghiên cứu, phân công công việc
Thời gian: 45 phút
Giáo viên giao nhiệm vụ học tập cho các nhóm. Các nhóm tiếp nhận, vẽ sơ đồ tư
duy, phân công nhiệm vụ cụ thể cho các thành viên trong nhóm.
- Giáo viên đưa bộ câu hỏi định hướng giúp các nhóm thảo luận hiệu quả.
-Học sinh tiếp nhận các tiêu chí đánh giá hoạt động nhóm để cùng cố gắng và cùng
đánh giá hoạt động của nhóm mình và các nhóm khác.
Hoạt động 1 Các nhóm nhận nhiệm vụ học tập( 10 phút)

24


Nhóm 1 Tìm hiểu về lịch sử ra đời và các loại động cơ nhiệt. Vai trò của động cơ
nhiệt đối với đời sống. Cách sử dụng động cơ nhiệt sao cho tiết kiệm năng lượng và
giảm bớt khí thải ra mơi trường.
*Mục đích: Học sinh hiểu được vai trị quan trọng của động cơ nhiệt đối với
cuộc sống con người, đối với sự phát triển kinh tế - xã hội; nêu được tình trạng ơ
nhiễm mơi trường đang đe dọa sức khỏe và cuộc sống của con người. Nhận thức
được ảnh hưởng của động cơ nhiệt đối với môi trường khi chúng hoạt động. Từ đó
tìm hiểu và nêu ra phương án sử dụng động cơ nhiệt sao cho cho giảm sự ô nhiễm
môi trường.
Sự trợ giúp của giáo viên:
+ Môn Vật lý: trợ giúp học sinh kiến thức về nguyên tắc hoạt động của động
cơ nhiệt. Cách thức làm nâng cao hiệu suất, hiệu năng…
+ Môn công nghệ kỹ thuật: trợ giúp học sinh kiến thức về nguyên tắc cấu tạo
và nguyên tắc chế tạo động cơ nhiệt.
+ Mơn Hóa học: Học sinh xin sự tư vấn về một số chất khí gây ơ nhiễm mơi
trường và cơ chế phá hủy tầng ozôn. Các phản ứng cháy của một số chất trong quá
trình đốt cháy nhiên liệu của động cơ đốt trong.
+ Môn Tin học: Hỗ trợ cách thức tìm kiếm thơng tin và kĩ năng làm bài
Power-Point.
Nhóm 2: Tìm hiểu về các loại máy lạnh. Cách sử dụng máy lạnh để nâng cao hiệu
năng máy lạnh, giảm ảnh hưởng xấu tới mơi trường.
*Mục đích:Học sinh hiểu được vai trò quan trọng của máy lạnh đối với cuộc
sống con người, đối với sự phát triển kinh tế - xã hội; Hiểu sơ qua về các loại máy
lạnh. Nhận thức được ảnh hưởng của máy lạnh đối với môi trường khi chúng hoạt
động. Từ đó tìm hiểu và nêu ra phương án sử dụng máy lạnh sao cho tiết kiệm năng
lượng giảm sự ô nhiễm môi trường.
Sự trợ giúp của giáo viên:

+ Môn Vật lý: trợ giúp học sinh kiến thức về nguyên tắc hoạt động của động
cơ nhiệt và máy lạnh. Cách thức làm nâng cao hiệu suất, hiệu năng…

25