Войти Регистрация
Уроки
Математика Алгебра Английский язык Русский язык Геометрия Физика Всеобщая история Обществознание География Биология
Тренажёры
Математика ЕГЭ Тренажёры для мозга История

Работа газа и пара при расширении

Содержание

    В ходе уроков прошлого курса вы познакомились с механической энергией тела: потенциальной и кинетической. В данном разделе появился еще один вид энергии – внутренняя энергия тела. Одной из ее важнейших характеристик является температура. При этом, любое тело имеет некоторый запас внутренней энергии.

    Топливо обладает огромным запасом внутренней энергии. Оно может быть разным: твердым, жидким или газообразным. При этом главная его особенность в том, что при сжигании топлива выделяется большое количество теплоты.

    Развитие наших технологий напрямую зависит от умения использовать эту энергию. В данном уроке мы рассмотрим, каким образом удается превратить внутреннюю энергию топлива в механическую, подойдем к изучению машин, с помощью которых осуществляется это превращение энергии.

    Совершение работы паром

    Как же мы может использовать внутреннюю энергию некого тела? Смысл в том, чтобы совершить за счет этой внутренней энергии какую-то полезную работу. Например, поднять на определенную высоту большой груз, переместить контейнеры, перевезти вагоны. 

    Такая работа будет совершаться за счет механической энергии. Значит, необходимо каким-то образом превратить внутреннюю энергию в механическую.

    Рассмотрим очень простой способ. Нальем в сосуд обычную воду и плотно закроем его пробкой. Нагреем воду до кипения (рисунок 1, а).

    Рисунок 1. Превращение внутренней энергии пара в механическую энергию пробки

    При кипении в закрытом сосуде активно будет образовываться пар. В какой-то момент под давлением пара пробка выскочит и полетит вверх (рисунок 1, б).

    В данном опыте в роли топлива у нас выступала обычная вода. При кипении  часть энергии воды перешла во внутреннюю энергию пара. Пар, расширяясь, совершил работу. Он вытолкнул пробку. 

    При этом внутренняя энергия пара перешла в кинетическую энергию пробки.

    Тепловой двигатель

    А теперь давайте мысленно заменим сосуд на прочный цилиндр из металла, а пробку – на плотно сидящий поршень, который может двигаться вдоль цилиндра. У нас получился простейший тепловой двигатель. В нем внутренняя энергия топлива будет переходить в механическую энергию поршня.

    Тепловой двигатель – это машина, в которой внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

    Такой тепловой двигатель был изобретен в конце XVII века. Создал его шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт (рисунок 2). Как вы догадываетесь, в дальнейшем этот двигатель совершенствовался огромное количество раз.

    Рисунок 2. Джеймс Уатт (1736 – 1819)

    Виды тепловых двигателей

    К тепловым двигателям относятся следующие машины: 

    Все эти машины объединяет один принцип работы. В них энергия топлива сначала переходит в энергию газа или пара. Газ совершает работу. Из-за этого он охлаждается. При этом часть его внутренней энергии переходит в механическую энергию.

    В следующих уроках мы рассмотрим два вида тепловых двигателей из всех вышеперечисленных: двигатель внутреннего сгорания и паровую турбину.

    5
    5
    5Количество энергии, полученное за урок

    Спасибо, что помогаете нам стать лучше!

    Вопросы
    Получить ещё подсказку

    Трудности? Воспользуйтесь подсказкой

    Верно! Посмотрите пошаговое решение