Работа газа и пара при расширении

Мы уже говорили о том, что развитие техники зависит от умения как можно более полно использовать громадные запасы внутренней энергии, содержащиеся в топливе.

Использовать внутреннюю энергию — значит совершить за счет нее полезную работу, например, поднять груз, перевезти вагоны и т. п. А это, в свою очередь, означает, что внутреннюю энергию необходимо превратить в механическую.

Как это сделать?

В пробирку нальем немного воды, затем плотно закроем ее пробкой и нагреем воду до кипения. Под давлением пара пробка выскочит и поднимется вверх. Здесь энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь, совершил работу — поднял пробку. Внутренняя энергия пара превратилась в кинетическую энергию пробки.

Заменим пробирку прочным металлическим цилиндром, а пробку — плотно пригнанным поршнем, который может двигаться вдоль цилиндра. Мы получим, простейший тепловой двигатель, в котором внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию поршня. Такой двигатель был изобретен в конце XVII в. и усовершенствован в дальнейшем.

Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

Существует несколько видов Тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Во всех этих двигателях энергия топлива сначала переходит в энергию газа (или пара). Расширяясь, газ совершает работу и при этом охлаждается, его внутренняя энергия переходит в механическую энергию.

Из всех существующих тепловых двигателей мы рассмотрим двигатель внутреннего сгорания и паровую турбину.

Вопросы.

1. Приведите примеры превращения внутренней энергии газов в механическую энергию тел.
2. Какие двигатели называют тепловыми?
3. Какие виды тепловых двигателей вам известны?
4. Какие переходы и превращения энергии происходят во всех тепловых двигателях?