Вы часто встречались со статическим электричеством, например, когда снимали шерстяной свитер и волосы втавали дыбом, или когд апользовались в очень сухом помещении пластмассовой расчёской и в других случаях.

Ещё древние греки обнаружили, что если потереть янтарь о шерсть, то к нему начинают прилипать мелкие предметы. Слово «янтарь» по-гречески «электрон». Поэтому явление, возникающее при трении двух разнородных твёрдых тел, было названо электризацией.

Опыты по электризации

1) Возьмём стеклянную палочку. Потрём её листом бумаги и поднесём к мелким кусочкам бумаги.

2) Если потереть о шерсть эбонитовую палочку, то и палочка, и кусочек шерсти приобретут способность притягивать мелкие бумажки.

При трении электризуются оба тела. В этом легко убедиться, если поднести к кусочкам бумаги листок, потёртый о палочку. Он тоже будет притягивать эти бумажки.

 Взаимодействие наэлектризованных тел

Выясним, как взаимодействуют друг с другом наэлектризованные тела. Для этого наэлектризуем две эбонитовые палочки, потерев их о шерсть. Подвесим одну палочку на нити и поднесём к ней другую. Палочка на нити повернётся, оттолкнувшись от неподвижной палочки. Если же к подвешенной эбонитовой палочке поднести стеклянную палочку, потёртую о шёлк, то эбонитовая палочка к ней притянется.

Взаимодействие наэлектризованных тел было названо электрическим.

Свойство тел, от которого зависит сила их электрического взаимодействия, характеризуется физической величиной — электрический заряд.

 Электрический заряд обозначают буквой q и измеряют в кулонах (Кл). Единица заряда названа в честь французского физика Шарля Кулона.

Ппри электризации тела приобретают электрический заряд. Электризация может происходить не только при трении тел друг о друга, но и при соприкосновении, и даже без непосредственного контакта между телами.

Электризация  — это сообщение телу электрического заряда.

Опыты показывают, что наэлектризованные тела делятся на две группы. В каждой из этих групп любые два тела взаимно отталкиваются, в то же время любые два тела из разных групп взаимно притягиваются. Это означает, что существует два рода (вида) электрических зарядов.

Одни тела электризуются так, как стеклянная палочка (действуют на другие наэлектризованные тела так, как эта палочка), т. е. приобретают положительный заряд. Другие — как эбонитовая палочка, т. е. приобретают отрицательный заряд.

Существует два рода электрических зарядов; тела, имеющие электрические заряды одинакового знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположного знака, взаимно притягиваются.

Информация о материале

Просмотров: 113

В наши дни паровые турбины стали основным агрегатом тепловых и атомных электростанций. Они также используются на морских и речных судах в качестве двигателей.

В паровой турбине сначала внутренняя энергия нагретого пара переходит в кинетическую энергию потока пара, а затем в кинетическую энергию вращения ротора (вращающейся части) турбины.

Нагретый в котле водяной пар поступает в трубки  — со́пла  1. Форма трубок такова, что скорость пара в них увеличивается, а его температура при движении по трубке уменьшается. Таким образом, кинетическая энергия потока пара увеличивается за счёт его внутренней энергии. Поток пара 2 направляется на лопатки 3, закреплённые по ободу диска 4. Диск насажен на вал 5. Вал и диск с лопатками образуют ротор турбины. Быстро движущийся пар оказывает давление на лопатки и  заставляет ротор вращаться.

Над усовершенствованием конструкции паровой турбины работали в разное время учёные и инженеры многих стран. Так, шведский инженер Густав де Лаваль (1845—1913) в 1890 г. предложил конструкцию сопла́, позволяющего получать сверхзвуковые скорости пара. Это сопло́ используется и в настоящее время и называется сопло Лаваля. А английский механик Чарлз Парсонс (1854—1931) в 1884 г. запатентовал многоступенчатую турбину. В настоящее время турбины Парсонса являются основными двигателями электростанций.

Информация о материале

Просмотров: 119

В любом двигателе энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, превращается в механическую работу. Однако часть энергии неизбежно теряется и не может быть использована полезно.

Схема теплового двигателя

Тепловой двигатель состоит из трёх частей: нагреватель, рабочее тело, холодильник.

Рабочим телом обычно служит пар или газ. В нагревателе при сжигании топлива выделяется энергия, которая идёт на нагревание рабочего тела. Рабочее тело, расширяясь, совершает работу. Однако нам требуется не однократное расширение, а циклическая работа двигателя. Поэтому рабочее тело надо вернуть в исходное состояние, т. е. сжать его. При этом работа, затраченная на сжатие, должна быть меньше работы, совершённой при расширении. Для этого сжатие осуществляют, приведя систему в  контакт с холодильником (телом с более низкой температурой). Холодильником может служить окружающая среда.

По закону сохранения энергии совершаемая двигателем работа равна разности между теплом, полученным от нагревателя, и теплом, отданным холодильнику.

A = Q₁ - Q₂

В действительности совершённая работа ещё меньше. Это связано с нагреванием деталей двигателя, наличием трения между ними и т. д.

Отношение совершённой двигателем работы к количеству теплоты, выделившемуся при сгорании топлива, называют коэффициентом полезного действия теплового двигателя (КПД).

КПД теплового двигателя рассчитывают по формуле:

Так как некоторое количество теплоты рабочее тело передаёт холодильнику, то A < Q₁ и  коэффициент полезного действия всегда меньше единицы. Часто его выражают в процентах, тогда говорят, что КПД меньше 100%.

Например, КПД современных турбоагрегатов может достигать 40—50%, бензинового двигателя составляет 20—25%, дизеля — 35%.

Информация о материале

Просмотров: 123

Двигатель, в котором сжигание топлива происходит внутри цилиндра, где образовавшийся газ расширяется, называют двигателем внутреннего сгорания.

 К таким двигателям относятся бензиновые двигатели и дизели.

Первый дизельный двигатель был построен немецким инженером Рудольфом Дизелем в 1897 г.

Исторически первыми надёжно работающими бензиновыми двигателями стали карбюраторные двигатели, появившиеся в конце XIX в. Горючая смесь в таких двигателях готовится вне цилиндра в специальном устройстве — карбюраторе — путём распыления бензина в потоке воздуха.

Устройство карбюраторного ДВС

Рабочим циклом двигателя внутреннего сгорания называют процессы, в результате осуществления которых количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива, превращается в механическую работу.

В четырёхтактном карбюраторном и дизельном двигателях рабочий цикл состоит из четырёх тактов. Каждый такт совершается за пол-оборота коленчатого вала.

Такт впуска. При движении поршня вниз в цилиндре под поршнем давление уменьшается. В результате этого через отверстие, открываемое впускным клапаном  1, в  цилиндр поступает горючая смесь (в карбюраторных двигателях) или чистый воздух (в  дизелях). Когда цилиндр заполнится горючей смесью или воздухом, впускной клапан закрывается.

Такт сжатия. Поршень движется вверх. Оба клапана (впускной и выпускной) закрыты. В результате сжатия температура рабочей смеси достигает 300—350ºС при давлении (6—10) ·10⁵ Па, а температура воздуха в  дизелях  — 500—600ºС при давлении (30—36) ·10⁵ Па. К моменту приближения поршня к  верхней точке между электродами свечи зажигания (в  карбюраторных двигателях) проскакивает искра, и смесь загорается; в дизельных двигателях производится впрыск топлива под давлением (120—125) ·10⁵ Па. Оно быстро перемешивается с воздухом, и полученная смесь, самовоспламенившись, быстро сгорает.

 Такт расширения (рабочий ход). Оба клапана по-прежнему закрыты. При сгорании рабочей смеси выделяется большое количество теплоты, в результате чего происходит расширение газов, сопровождающееся резким повышением температуры. Расширяясь, газы толкают поршень и вместе с ним коленчатый вал, совершая механическую работу. При этом газы охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в  механическую энергию поршня. Под действием силы давления газов поршень перемещается вниз.

Такт выпуска. Поршень движется вверх. Открывается выпускной клапан, и начинается выпуск отработанных газов. Отработанные газы вытесняются поршнем в  атмосферу. После этого цикл повторяется.

Современные ДВС

В современных бензиновых автомобильных двигателях карбюраторные системы подачи топлива уступили место более совершенным инжекторным системам. При этом подача топлива в цилиндры производится путём впрыска с помощью специальных форсунок, а дозирование топлива осуществляется электронным блоком управления.

Дизели из-за их массивности долгое время использовали в основном на судах, тракторах, грузовых автомобилях, автобусах. В настоящее время созданы компактные дизельные двигатели и для легковых автомобилей.

Обычно в автомобилях используют двигатели из четырёх цилиндров, в каждом из ко торых поочерёдно происходит рабочий ход.

Информация о материале

Просмотров: 98