ПИТАННЯ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ
Що ми спостерігатимемо після того, як вода почне кипіти?
Коли вода закипить, струмінь пари вирветься з носика і вдарить по лопатях, змушуючи колесо швидко крутитися.
Чому зображений пристрій можна вважати тепловим двигуном?
Тому що він перетворює внутрішню енергію (тепло палива і пари) на механічну роботу обертання диска.
Що в цьому «двигуні» є робочим тілом? нагрівником? холодильником?
Робоче тіло — це водяна пара, нагрівник — полум’я спиртівки, а холодильник — навколишнє повітря.
Чи знаєте ви технічний пристрій, який працює саме так?
Так, за таким принципом працює парова турбіна.
Де його застосовують?
Їх використовують на електростанціях (теплових та атомних), щоб обертати генератори та виробляти струм.
А ЯК НАСПРАВДІ?
Хто, на вашу думку, має рацію?
Вважаю, що рацію мають прихильники електромобілів. Хоча аргументи є в обох сторін, вичерпання нафти та екологічні проблеми роблять перехід на альтернативну енергію неминучим.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Назвіть основні частини парової турбіни.
Це сопло, лопаті, диск і вал.
2. Опишіть, як працює парова турбіна.
Гаряча пара під тиском вилітає із сопла і штовхає лопаті на диску. Це змушує диск і вал обертатися, виконуючи механічну роботу.
3. Що в паровій турбіні є нагрівником? холодильником? робочим тілом?
Робоче тіло — пара; нагрівник — паровий котел; холодильник — навколишнє середовище або конденсатор.
4. Звідки походить назва двигуна внутрішнього згоряння?
Назва вказує на те, що паливо згоряє всередині самого двигуна (у циліндрах), а не ззовні.
5. Назвіть основні частини двигуна внутрішнього згоряння та їхнє призначення.
Основні деталі: циліндр (місце згоряння), поршень (рухається під тиском), шатун і колінчастий вал (перетворюють рух на обертання), клапани (впуск суміші та випуск газів), свічка або форсунка (запалювання).
6. Які процеси відбуваються в чотиритактному двигуні внутрішнього згоряння під час кожного із чотирьох тактів?
- Усмоктування: поршень йде вниз, втягуючи пальне.
- Стиснення: поршень йде вгору, стискає суміш, виникає іскра.
- Робочий хід: вибух газів штовхає поршень униз (корисна робота).
- Випускання: поршень йде вгору, виштовхуючи дим назовні.
7. Доведіть, що теплові двигуни чинять шкідливий вплив на довкілля, і запропонуйте способи розв’язання цієї проблеми.
Такі двигуни викидають CO2, чадний газ, сажу та сполуки сірки, що спричиняють кислотні дощі. Щоб це виправити, варто використовувати фільтри, переходити на альтернативну енергетику та електромобілі.
ВПРАВА № 25
1. Поясніть, які перетворення енергії відбуваються під час роботи парової турбіни.
Хімічна енергія палива → Внутрішня енергія пари → Кінетична енергія струменя → Механічна енергія обертання вала → Електрична енергія (на генераторі).
2. Яка частина енергії, «запасеної» в паливі, що споживають ці двигуни, витрачається марно?
Дано: ККД = 54,5%.
Розв’язання: Від повної енергії (100%) віднімаємо корисну (54,5%).
100% – 54,5% = 45,5%.
Відповідь: Марно витрачається 45,5% енергії.
3. Чому температура пальної суміші в циліндрі дизельного двигуна під час стискання збільшується?
Поршень різко стискає газ, виконуючи роботу. Ця робота переходить у внутрішню енергію газу, тому він сильно нагрівається.
4. Чому в паровій турбіні температура відпрацьованої пари нижча від температури пари, яка надходить на лопаті турбіни?
Пара витрачає свою внутрішню енергію на виконання роботи (обертання лопатей) і розширюється, тому її температура падає.
5. Незважаючи на багато недоліків, теплові двигуни є найпоширенішими. Чому, на вашу думку, люди надають перевагу саме їм?
Вони залишаються популярними завдяки високій потужності, автономності та здатності розвивати велику швидкість. Це досі найдоступніший спосіб руху транспорту, попри екологічну шкоду.