Цікаві матеріали до уроків фізики 8класс.Теплові явища

Цікаві матеріали до уроків фізики 8класс.Теплові явища

 Карпова.Л.Б. вчитель фізики ЗОШ № 3 м. Запоріжжя

1. Тепловий рух молекул. Температура

Історична довідка

Ідея про те, що теплота обумовлена рухом дрібних часток, висловлювалася ще античними філософами. У XVII в. подобнимі точки зору на природу теплоти дотримувалися Р. Декарт, Р. Бойль, Р. Гук, І. Ньютон. Однак подальший розвиток цього разу справи фізичної науки на рубежі ХУП-ХУШ ст. призвело до майже повсюдного визнання існування «теплороду» - особливої не ¬ вагомою рідини, відповідальної за теплові явища. Предпринитая Д. Бернуллі спроба математично обгрунтувати молекулярно-кінетичні погляди не отримала підтримки з боку західно європейських вчених. У 40-х рр.. ХУШ в. до досліджень «причин теплоти і холоду» приступив Михайло Васильович Ломоносов. В од ної зі своїх робіт він писав так: «.. . Теплота полягає у внутрішньому русі матерії ... »

Цікавий факт

Людина набагато витривалішими по відношенню до спеки, ніж звичайні но думають: він здатний переносити в південних країнах температуру помітно вище тієї, яку ми в помірному поясі вважаємо ледь переносімой. Влітку в Середній Австралії нерідко спостерігається температура 46 ° С в тіні; там зазначалося навіть 55 ° С в тіні. При пере ході через Червоне море в Перську затоку температура в судових приміщеннях досягає 50 ° С і вище, незважаючи на неперервну вентиляцію. Найбільш високі температури, які спостерігалися в природі на земній кулі, не перевищували 57 ° С, зафіксованих в Долині Смерти в Каліфорнії. Спека в Середній Азії не перевищує 50 ° С.

Проводилися досліди для визначення вищої температури, какую може витримати людський організм. Виявилося, що при досить поступовому нагріванні в сухому повітрі він здатний витримати температуру не тільки кипіння води, 100 ° С, але і багато вище, до 160 ° С, що довели англійські фізики Благден і Чентрі, що проводили цілі годинник в натопленій печі хлібопекарні. «Можно зварити яйця і засмажити біфштекс в повітрі приміщення, в котором люди залишаються без шкоди для себе», - зауважує з цього приводу Дж. Тиндаль.

Якісні питання

1.Железний цвях нагріли на плиті, а потім опустили в холодну воду. Як змінилися такі параметри:

• швидкість руху молекул заліза при нагріванні
• швидкість руху молекул заліза при охолодженні
• швидкість руху молекул води
• обсяг цвяха при цих дослідах

2.Воздушний кулька винесли з кімнати па мороз. Як изменяються наступні параметри:

• обсяг кульки
• швидкість руху молекул повітря всередині кульки
• швидкість молекул усередині кульки, якщо його знову повернути в комнату та ще покласти до батареї

Поясніть дію рідинного термометра.

3.Почему не можна миттєво виміряти температуру за допомогою газового та рідинного термометрів?

4.Молекули одного тіла рухаються в два рази швидше, ніж другого. Що можна сказати про температурах цих тіл?

2. Внутрішня енергія. Способи зміни внутрішньої енергії

Якісні задачі і питання

1.Які перетворення енергії відбуваються в наступних випадках:

• при гальмуванні автомобіля
• при розпилювання дров,
• при охолодженні води

Загадки

1. Іскри небо пропалюють,

А до нас не долітають. (Метеори.)

1.Чому при русі космічного тіла в атмосфері Землі воно нагрівається?

2.От чого залежить час життя метеора? Які перетворення енергії відбуваються при русі метеора в атмосфері Землі?

3. Види теплопередачі

Цікавий факт

Жінки стверджують, що вуаль гріє, що без неї обличчя мерзне. При погляді па легку тканину вуалі, нерідко з досить великими осередками, не дуже віриш цьому твердженню.

Але як би великі, не були осередку вуалі, повітря через таку тканину проходить все ж з деяким уповільненням. Той шар повітря, який безпосередньо прилягає до обличчя і, нагрівшись, служить теплої повітряної маскою, утримується вуаллю і не так швидко здувається вітром, як при відсутності її. Тому немає підстави, не вірити жінкам, що при невеликому морозі і слабкому вітрі особа, вчасно ходьби мерзне в вуалі менше, ніж без неї.

Якісні питання

1.Зачем кущі троянд на зиму вкривають тирсою?

2.Почему вовняна одяг краще захищає від холоду, ніж синтетична?

3.Почему баки для зберігання паливно-мастильних матеріалів красят сріблястою або білою фарбою, а не чорною?

4.Як земля прогрівається сонячними променями швидше: чернозема або пісковики?

5.Почему посудину з рідиною нагрівають знизу?

 6. Навіщо ручки паяльників, прасок, сковорідок, каструль справиють з дерева або пластмаси?

 7.У якому одязі людина себе почуває влітку комфортніше: в темній або світлій?

 8. У літньої душовій кімнаті бак для води іскрасілі в чорний колір. Чому?

Прислів'я та приказки

1.Снег - ковдра для пшениці: чим товще, тим краще їй спиться.

Який фізичний зміст цієї китайської прислів'я? Чому, коли на полях багато снігу, посіви не вимерзають?

2.Дим стовпом - до морозу.

А чому дим стовпом?

Загадки

1.Свет пропускає,

А тепло не випускає. (Стекло.)

Яке випромінювання поглинається склом, а яке пропускається?

2.Два арапа - рідні брати.

Зростанням по коліно,

Скрізь з нами гуляють.

Від морозу захищають. (Сапогі.)

Які чоботи захищають від морозу краще: тісні чи простір ні?

3.Зімой немає тепліше,

Влітку немає холодніше. (Погреб.) Чому?

4.Под віконцем гармонь

Гаряча, як вогонь. (Батарея опалення.)

Чому батареї встановлюють саме під вікнами?

4. Кількість теплоти

Історична довідка

Найважливішим етапом у розвитку вчення про теплових явищах було встановлення відмінності між поняттями «кількість теплоти» та «температура». Плутанина у використанні цих понять заважала як правильного опису теплових процесів, так і з'ясуванню достінство і недоліків висувалися теорій теплоти. Першим, хто чітко сформулював думку про необхідність розрізняти дві характеристики теплових явищ - екстенсивну (теплоту) і интен ¬ вибухобезпечний (температуру), - був англійський вчений Дж. Блек.

Джозеф Блек народився 16 квітня 1728 у французькому місті Бордо. Наукові дослідження він почав вести в Глазго, коли виконував обов'язки асистента Каллсна. Початок досліджень Блека по теплоті відноситься до 1760 р. Його перші досліди були поставлені з метою перевірки лінійності шкал термометрів. Ці експерименти привели вченого до думки про відмінності двох характеристик теплових процесів: теплоти та температури. Цікаво, що спочатку Блек прийшов до висновку про існування прихованих теплот і лише, потім сформулював ідею про питомої теплоємності як характеристиці речовини.

Роботи Блека по теплоті мали практичне значення: його совітами користувався при удосконаленні парової машини Дж. Уатт, що працював механіком в університеті Глазго.

Цікаві факти

1. Часто запитують, що вимагає більше часу: нагрівання води на примусі від 10 до 20 ° С або від 90 до 100 ° С?

Стежачи за ходом нагрівання з годинником у руках, легко переконатися, що нагрівання води на останні десять градусів триває завжди довше, ніж на перші десять градусів; і це незважаючи на те, що кількість води, що нагрівається поступово зменшується внаслідок випаровування. Пояснюється загадка так: тепло, що виділяється полум'ям, витрачається не тільки на посилене випаровування води, але і на втрати тепла водою внаслідок випромінювання. При високих температурах (90-100 ° С) вода випромінює більше енергії, ніж при низьких (10-20 ° С). Тому, незважаючи на рівномірний підведення тепла до води, температура її підвищується тим повільніше, чим сильніше вода нагрілася.

2. Чому не можна розплавити цвях у полум'я свічки? «Тому що полум'я свічки недостатньо гаряче для цього», - відповідають обикно ¬ венно. Але температура полум'я свічки близько 1 600 ° С, тобто на сотів ¬ ню градусів вище температури плавлення заліза. Значить, полум'я свічки досить гаряче, і все ж залізо не вдається таким полум'яньому довести до розплавлення.

Причина в тому, що одночасно з отриманням тепла від полум'яні цвях втрачає тепло шляхом випромінювання. Чим вище піднімається темпі ¬ ратура нагреваемого предмета, тим сильніше і випромінювання: втрата тепла зростає; настає, нарешті момент, коли втрата і прихід теп ¬ ла врівноважуються, - подальше підвищення температури пре кращается.

Якби цвях цілком уміщався в полум'ї свічки, точніше, в самій гарячій його частини, то найвища температура цвяха при нагріванні дорівнювала б температурі полум'я; тоді цвях розплився  б. Але так як зазвичай у полум'ї поміщається тільки частина цвяха і виступаючі частини безперешкодно випромінюють тепло, то рівність припливу і втрати тепла наступає значно раніше, ніж цвях нагріється до температури свічки і навіть до температури плавлення заліза.

Значить, цвях не нагрівається в полум'ї свічки до температури плавлення не тому, що полум'я недостатньо гаряче, а тому, що воно недостатньо велике, не оточує цвях з усіх боків.

Якісні питання

1.Два тіла однакової маси зі срібла і міді опустили в окріп. Однакове чи кількість теплоти отримали тіла?

2.Двум тілам з міді та свинцю, що мають однакову температуру, передали однакову кількість теплоти. Яке тіло гаряче, якщо маси тіл однакові?

3.Стальную і мідну деталі нагріли до однакової температури, і для гарту опустили у воду. Однакове чи кількість теплоти віддали заготовки, якщо маси деталей дорівнюють?

Прислів'я та приказки

1.На якому коморі сніг, з того купуй хліб

Чому над прілим хлібом сніг швидше сходить?

5. Енергія палива

Історична довідка

Отримання і освоєння вогню - помітна сторінка в історії циві ¬ лізації. Археологи встановили, що залишкам перших багать близько 400 тис. років. Тоді вогонь отримували випадково (від блискавки), підтримай ¬ вали і берегли. Пізніше (близько 300 тис. років тому) безвісні генії навчилися добувати вогонь тертям, а ще пізніше винайшли кресало, яким і користувалися до XIX ст. Сірники з'явилися в 1855 р

Сьогодні внутрішня енергія палива використовується так широко і різноманітно, що відчувається гострий брак вугілля, нафти, газу. Надзвичайно важливим стає раціональне, економне викорис ¬ тання палива. За найоптимістичнішими прогнозами розвідано ¬ них запасів вистачить лише на 500 років. Винахід пороху і вогнепальної зброї - великі откри ¬ ку в історії техніки. Історики стверджують, що димний порох - суміш 75% селітри, 10% сірки і 15% вугілля - вперше був отриманий в Китаї задовго до того, як став відомий в Європі. Така суміш спо ¬ собнимі швидко і стійко горіти при дуже високому тиску, об ¬ разу велика кількість газів. Китайці використовували її для за ¬ пуску ракет під час святкових феєрверків.

У XII в. порох дізналися араби. Вони винайшли легке вогнепальна зброя - заряджає порохом залізні трубки. У Європі вогні ¬ Стрельні зброя з'явилася в XIV в. Це були товсті, гладенькі всередині залізні труби, закріплені на дерев'яних верстатах - ла ¬ фетах - і стріляли ядрами.

Після того як в ХУ-ХУ1 ст. винайшли зернистий порох, а стволи знарядь почали відливати з бронзи і чавуну, артилерія превратілась в досить рухливе, потужне і грізна зброя, придатна для польових битв і для облоги фортець.

Якісні питання

1.Які речовина при спалюванні виділяє найбільше енергії?

2.Як речовина вигідніше використовувати в поході в зимовий період для розігріву їжі: порох або спирт?

3.Что показує питома теплота згоряння палива?

4.Удельная теплота згоряння водню 120 МДж / кг. Що означаючи це число?

Прислів'я та приказки

1.Горелі дрова жарко - було в лазні парко, дров не стало - і все пропало.

Який фізичний зміст того, що сталося?

Загадки

1.Дерево даєш - з'їдає,

Від води - помирає. (Огонь.)

Які види палива, крім дерева, ви знаєте?

2.Що за диво: синій будинок.

Вікна світлі колом.

Носить взуття з гуми

І харчується бензином? (Автобус.)

6. Стан речовини. Теплові процеси

Цікавий факт

Гелій - газ, який зріджується при 4 К, тобто при температурі, близькій до абсолютного нуля. Рідкий гелій чудовий тим, що, як би не знижували температуру при нормальному тиску, він не переходить у твердий стан. Це єдина речовина з такою особливістю. Інша чудова властивість рідкого гелію в 1932 р відкрив нідерландський фізик Біллем Хендрік Кеєзом. При поніженні температури рідкого гелію після точки кипіння (до »2,2 К) кипіння рідини раптово припинялося, її поверхня станови ¬ лась абсолютно гладкою, і подальше випаровування йшло без признаків кипіння. Кеєзом назвав це явище сверхтеплопроводностью.

Радянський вчений П. Л. Капіца також зацікавився здивуйтільних властивостями рідкого гелію. Експериментуючи, він виявжив надплинні властивості рідкого гелію. Петро Леонідович про своє відкриття говорив так: «Мені в житті в перший раз вдалося знайти таке фундаментальне властивість речовини. Я багато робив експериментів в різних областях, і це вже питання везіння чи невезіння. Коли такий випадок підвернувся, не можна було його упускати. Таких цікавих явищ в природі ще чимало. Чим явище незрозумілим неї, чим більше воно суперечить сучасним поглядам, тим воно значніше. Розплутувати ці явища і повинна передова наука ». У 1978 р П. Л. Капіці була присуджена Нобелівська премія.

Якісні питання

1.Могут Чи бути в рідкому стані кисень і водень?

2.Могут Чи бути в газоподібному стані залізо і золото?

3.Кусок свинцю нагріли, і він перейшов у рідкий стан. Як при цьому змінилися швидкість руху молекул, їх розташування, внутрішня енергія речовини?

4.Воду випарується. Як при цьому змінилися швидкість руху молекул, відстань між ними, внутрішня енергія води?

Загадки

1.Над водою - вушко.

Під водою - черевце. (Айсберг.)

Про яких станах води йде мова в загадці?

2.Через ніс проходить в груди

І зворотний тримає шлях.

Він невидимий, і все ж

Без нього ми жити не можемо. (Воздух.)

Чи може повітря бути в твердому і рідкому станах?

3.Добивают на дні морському із водоростей, добре лікує ранки, а діти його бояться. (Йод)

В якому стані може знаходитися йод: в твердому, рідкому або газоподібному?

4.Под гострим гребенем з металу

Сосна і липа застогнали. (Піла.)

Чому при розпилі деревини пила нагрівається? Чи може ж ¬ залізо бути в газоподібному стані?

7. Плавлення і твердіння

Історична довідка

Близько 3 тис. років до н. е.. в Шумері металеві вироби почали відливати в форми. Литі мідні вироби користувалися чималим спро ¬ сом. Коли запаси самородного металу були вичерпані, мідь стали добувати з надр Землі. Деякі місця її видобутку із залишками ялиць, їх обладнання та знарядь праці стародавніх шахтарів - знайдені археологами на території Іспанії, Португалії, Англії та інших країн. Руду добивали головним чином у горах, пробиваючи тунелі і ладу рудники. В середовищня століття галузь промисловості, що виникла на цій основі, так і назвали - гірничодобувна, а робітників і майстрів - гірниками.

Стародавні металурги розбивали добуту породу на невеликі шматки, які розтирали на дошці ручними знаряддями. Утворивши ¬ шуюся дрібнозернисту масу промивали водою в дерев'яних коритах. При погойдуванні корит легкі домішки спливали, а тяжекруглі частинки мідної руди осідали на дні.

Спочатку мідну руду плавили в спеціальних ямах, а пізніше - в невеликих кам'яних печах, обмазаних зсередини глиною. У них хіба ¬ дили вогонь, а зверху шарами клали деревне вугілля і мідний концентрат, одержаний після промивки. Виплавлена мідь стікала на дно печі. Рідкий шлак зливали через отвір у стінці. Після закінчення плавки схожий на коржик злиток остигнула міді виймали з печі.

Цікаві факти

У деяких річках при швидкій течії за рахунок інтенсивності перемішування води відбувається переохолодження окремих учасків дна. При цьому переохолоджений ділянку покривається льодом внутрішньоводного і почасти поверхневого походження. Іноді донний лід займає значну частину перерізу річки. Тоді річка може вийти з берегів і стає можливим повінь.

Арктика і Антарктика - це не тільки своєрідні фабрики льоду, але і кухні погоди, які впливають на погоду всієї земної кулі. Коли приходять тривалі антициклони з незначною убравсяністю або, що ще гірше, з повною її відсутністю, в зимові полярні ночі тут створюються найбільш сприятливі умови для вихолажіванія грунту і приземного повітря. Найнижча темпіратура повітря в земної поверхні (-88,3 ° С) спостерігалась у августі 1960 р на радянській антарктичній станції «Схід», котораю знаходиться на висоті 3488 м. Висота місця спостереження над рівнем моря не є вирішующим умовою сильного вихолажіванія приземного повітря. Поетому на ряді високогірних станцій в низьких широтах мінімальні температури можуть бути значно вище мінімальних температур для станцій рівнинних, але високоширотних. Так, на льодовику Северцова в Кашкадар'їнській області (висота 2780 м) температура повітря не опускається нижче -26 ° С, а на станції Казбегі на Кав ¬ Казея (висота 3659 м) абсолютний мінімум температури составляет лише -35 ° С.

Якісні питання

1.Температура газового пальника 500 ° С. Посудом, з яких матеріалів можна користуватися?

2.Як метал розплавиться в долоні?

3.Ви - головний конструктор апарату для польоту до Сонця. Температура фотосфери Сонця 6 000 ° С. З яких матеріалів можна зробити апарат?

4.Чи можна в Якутії користуватися взимку ртутним термометром?

5.Почему лід не відразу тане в кімнаті, якщо його занесли з морозу?

6.Почему не рекомендується взимку використовувати для охолодження двигунів автомобіля воду?

7. Які матеріали можна розплавити в алюмінієвому посуді?

8.Які метали плавляться при 30 ° С?

9.Температура газів, що виходять з сопла реактивного двигунів, близько 700 ° С. З яких матеріалів можна виготовляти сопла?

10.При запуску космічних апаратів їх поверхня нагрівається до 2 000 ° С. З яких матеріалів можна виготовляти обшивку ракет?

Прислів'я та приказки

1.Без морозу на землі не покриється льодом озеро.

А за яких умов утворюється на поверхні озера лід?

Загадки

1.Вирос ліс, білий весь.

Пішки в нього не увійти.

На коні не в'їхати. (Морозний візерунок на вікні.)

Як утворюються морозні візерунки на вікні? З якого боку вони образуются - з внутрішньої чи зовнішньої?

2.У хати побував -

Все вікно розмалював,

Біля річки погостював -

Під всю річку міст мостив. (Мороз)

Як змінюється енергія льоду на річці в мороз і при зниженні температури на 10 ° С?

3.На дворі - камінь,

У будинку - вода. (Лед.)

При яких умовах лід в будинку буде танути?

4.Зімнее скло

Весною потекло. (Лед.)

5.На дворі - горою,

А в хаті - водою. (Снег.)

6.На дворі переполох:

З неба сиплеться горох.

З'їла шість горошин Ніна,

У неї тепер ангіна. (Град.)

7.Мостітся міст без дощок, без сокири, без клину.

(Лід па річці.)

При замерзанні річки на поверхні утворюється лід. Як це узгоджується з тим, що в рідинах холодні струмені опускаються вниз, а теплі піднімаються вгору?

8. Випаровування. Кипіння. Конденсація

Цікаві факти

Більшість людей переконані, що водяна пара білого кольору, і дуже дивуються, коли чують, що це невірно. В дійсності водячиної пар абсолютно прозорий, невидимий і, отже, не має кольору зовсім. Той білий туман, який в повсякденному житті називаючиють паром, являє собою не пар у фізичному сенсі слова, а воду, розпорошену в дрібні крапельки. Хмари також складаються не з водяної пари, а з найдрібніших водяних краплинок.

У Криму, поблизу Феодосії, до 1912 г діяла нескладна установка для отримання вологи з повітря. Вона складалася з нескількох куп каменів (обсяг кожної з них складав близько 290 м3), розташованих на водотривкому скельній основі. Виникає в кам'яних купах за рахунок капілярної конденсації вода відводилася по гончарним трубах у Феодосію, де живила невеликі фонтани. Установка давала до 350 л питної води на добу. Залишки пристроїв і пристосувань для отримання влаги з повітря знайдені також в Сахарі, в гірських районах Італії, в Тувинській Республіці, в Каракумах і на Східному побережью Каспію.

Якісні питання

1.При виході з річки ми відчуваємо холод. Чому?

2.Почему скошена трава швидше висихає у вітряну погоду, ніж у тиху?

3.В тарілку і склянку налили воду однакової маси. З якого посудини вона випарується швидше?

4.Зачем судини з рідинами закривають кришками?

5.Почему каністру з бензином можна залишати відкритою?

6.Когда білизна, вивішене в кімнаті, висохне швидше: при відкритій чи закритій кватирці?

7.У холодильних камерах для охолодження використовують швидко випаровуються рідини - фреон, аміак. Чому не використовують воду?

8.Як ви будете смажити картоплю: накриваючи, сковорідку кришкою або пет? А якщо хочете отримати хрустку картоплю?

9.Які щі швидше охолонуть - пісні або жирні?

10.Почему температура остигнула води в склянці завжди нижче кімнатної температури?

Прислів'я та приказки

1.Берегі ніс у великий мороз. А чому в великий мороз можна відморозити ніс? 2.Дождік вимочити, а червоне сонечко висушить.

Про які фазових переходах йдеться у цій прислів'ї?

Загадки

1.Кнізу летить крапельками,

А догори - невидимкою. (Вода.)

Які процеси описані в загадці?

Цікаві факти

У зайця великі вуха, але зовсім не для того, щоб слухати, а для того, щоб ними ... потіти. Сидить в літню спеку заєць під кущем, і йому зовсім пити не хочеться. Ліпший тепло випаровується через тонкі гарячі заячі вуха з великою кількістю кровоносних судин. Кожен квадратний сантиметр вуха випромінює до 10 калорій тепла в годину. У спеку заячі вуха відводять третину тепла, що утворюється при обміні речовин. У пустелях температура земної поверхні може підвищуватися до 70-80 ° С вдень і падати до 4 ° С до кінця ночі. У цих умовах більшість ящірок шукає притулок, рятуючись від обох крайнощів в норах або під камінням. Це поведінка і певні физиологичня реакції яскраво виражені у ящірок, що мешкають в пустелях південного сходу США і Мексики. Крім того що ця ящірка може зариватися в землю, вона здатна змінювати положення тіла і його окраск, а коли температура стає високою, може також зменювати поверхню тіла, втягуючи ребра. До числа реакцій ящірок на високу температуру відносяться теплова отдьшка, а також випучіваніе очей.

9. Робота газу при розширенні. Двигун внутрішнього згоряння

Історична довідка

Одним з перших скористатися рушійною силою пара спробував французький фізик Дені Папен. Він прийшов до ідеї пароатмосферного двигуна, що представляє собою циліндр з поршнем, який міг підніматися під тиском пари і опускатися при його конденсації. Однако вчений так і не зміг створити працездатний пристрій.

У 1696 р. англійський інженер Томас Северин винайшов паровий насос для підйому води. У 1707 р. насос Северин був встановлений у Літньому саду в Петербурзі. Англійський механік Томас Ньюкомен створив у 1705 р. парову машину для відкачки води із шахт.

У 1765 р. Джеймс Уатт сконструював принципово новий паровий двигун. Його машина могла не тільки відкачувати воду, але і приводити в рух верстати, кораблі та екіпажі. в 1769-1770 рр.. французький винахідник Нікола Жозеф Кюньо сконструював паровий візок - попередницю автомобиля. Вона до цих пір зберігається в Музеї мистецтв і ремесел в Парижі. Американець Роберт Фултон провів в 1807 р. побудований ним колісний пароплав «Клермонт» по річці Гудзон.

25 липня 1814 локомотив англійського винахідника Джорджа Стефенсона протягнув по вузькоколійці 30 т вантажу у 8 вагонах зі скоро ¬ стю 6,4 км / ч. У 1839 р Джеймс Несміх створив потужний паровий молот, який скоїв справжній переворот в металургійному про проізводстве. Інтенсивний розвиток промисловості в Англії і Франції наприкінці XVIII - початку XIX ст., Засноване на широкому застосуванні парових машин, відбувалося в умовах, коли теорія теплових явищ тільки починала створюватися. На рубежі століть знову обострілив дискусії про природу тепла, що призвело до низки важливих експериментальних досліджень. Тим не менш, в першій чверті XIX ст. наука про теплові явища та теплотехніка розвивалися фак ¬ тично незалежно. Першим дослідником, який спробував разпорушувати цей бар'єр, був французький інженер Саді Карно.

Нікола Леонар Саді Карно народився 1 червня 1796 р. в Парижі. Він був старп1ім сином видатного воєначальника, політичного діяча і вченого Л. Карно, що був у той час членом директиврії. Сади отримав прекрасну домашню виховання і освіту і деякий час навчався в ліцеї Карла Великого. Під час навчання в Політехнічній школі Карно міг слухати лекції Пуассона, Гей-Люссака, Ампера, Араго. Він закінчив школу і в числі кращих був направлений в інженерну школу в Метці.

Спілкування з Клеманом, а також відвідування заводів і фабрик пробудили у Карно інтерес до проблеми вдосконалення парових машин

У 1812 р. Саді відвідав у Магдебурзі батька, висланого з Франції. Обговорення з ним науково-технічних проблем послужило поштовхом до дослідження ефективності теплових машин, завершившемуся виданням в 1824 р твори «Роздуми про рушійну силу вогню». У своїй роботі Карно увів у науковий обіг безліч понять, збережених в термодинаміці до наших днів, в приватності поняття ідеальної теплової машини, ідеального циклу, звертімості процесу як умови його граничної ефективності.

Цікаві факти

Самим войовничим рослиною є скажений огірок. У дикому вигляді цей «артилерист» часто зустрічається в Криму. Від обичного цей огірок можна відрізнити за щетинкам, що покриває його поверхню. І листя, і плід, і квітки як у звичайного огірка. У «сказ» він приходить, коли повністю дозріває. Происходит це раптово і може серйозно налякати людину або тварину. Огірок з тріском відривається від своєї ніжки, підстрибує, крутиться дзигою. А з отвору, де тільки що була ніжка плода, б'є на 6-8 м струмінь липкого соку, змішаного з насінням. Виявляється, поки плід зріє, всередині нього накопичуються гази. До моменту дозрівання їх тиск в огірку досягає 3 атм!

Якісні питання

1.Які пристрої називаються тепловими двигунами?

2.Из яких основних частин складається карбюраторний ДВС? Яке відміну від карбюраторного двигуна мають двигуни Дизеля

3.Каков принцип роботи карбюраторного ДВЗ?

4.Чи можна вогнепальну зброю віднести до теплових двигунів?

5.Можно чи людський організм віднести до теплового двигателю?

6.Почему дві не використовують в підводних човнах при підводном плаванні?

7.Почему при згорянні палива тиск у циліндрі двигуна сильно збільшується?

8.Ізменяется Чи температура пари в турбіні?

Загадки

1.Огнем дихає.

Порожнистим пашить. (Рушниця)

Чи можна рушницю назвати тепловим двигуном?

2.З одного кінця хитро, з іншого мудровані того, а в середині розум за розум заходить. (Парова машина)

Який принцип дії парової машини?

10. ККД теплового двигуна

Історична довідка

Родоначальник сучасної залізниці - видатний англійський винахідник Джордж Стефенсон. У вересні 1825 р. Кращий з серії сконструйованих їм паровозів, здійснив першу поїздку по лінії протяженностью 21 км зі швидкістю близько 12 км / ч. Через кілька років був створений знаменитий локомотив «Ракета».

У Росії першу залізницю з паровою тягою побудував талановитий уральський майстер Мирон Юхимович Черепанов, кото ¬ рому допомагав його батько Юхим Олексійович. Паровоз Черепанових начал ходити в серпні 1834 р. в Нижньому Тагілі на заводі Демидових. По залізниці довжиною 854 м перевозили вантажі масою до 3,3 т зі швидкістю 13-16 км / ч.

У 1836-1838 рр. була побудована Царскосельская залізна дорога загального користування (27 км), що з'єднала Петербург з Царським Селом і Павлівському. Найважливіша стройка того часу - двухколейна залізниця Петербург - Москва (649,7 км). Перші поезда пішли по ній в 1851 р. Великий внесок у спорудження дороги позаслі видатні російські інженери і вчені П. П. Мельников, Н. О. Крафт, Н. І. Ліпін, Д. І. Журавський.

Найпершим типом тягової машини для пересування Поездів-локомотива був паровоз. Паровози відрізнялися простотою кон ¬ струкції, здатністю працювати на будь-якому паливі та легкістю управління. Самим серйозним недоліком паровозів був низкий ККД, 7-9%.

Так, у 1912 р. за проектом інженерів В. І. Лопушинського і М. Є. Правосудовіча в Росії почали випускати потужні вантажні локомотиви серії Е. Машиністи любили їх за надійність, простоту управління та обслуговування. Маса паровоза в робочому стані становила 79 т. Локомотив розвивав швидкість до 65 км / год, мав ККД 8%.

Застосування теплових машин і проблеми охорони навколишнього середовища

При спалюванні палива в теплових машинах потрібна велика кількість кисню. На згоряння різноманітного палива расхо ¬ дується від 10 до 25% кисню, виробленого зеленими рослинами.

Теплові машини не тільки спалюють кисень, але і вибрасивають в атмосферу еквівалентні кількості діоксиду угаерода (вугіллікислого газу). Згорання палива в топках промислових підприємств та теплових електростанцій майже ніколи не буває поввим, тому відбувається забруднення повітря золою, пластівцями сажі. Зараз у всьому світі звичайні енергетичні установки вибрасивають в атмосферу щорічно 200-250 млн т золи і близько 60 млн т діоксиду сірки.

Крім промисловості повітря забруднює і транспорт, насамперед автомобільний (жителі великих міст задихаються від вихлопних газів автомобільних двигунів).

Якісні питання

1.Одін з учнів при вирішенні отримав відповідь, що ККД теплового двигуна дорівнює 200%. Чи правильно вирішив учень задачу?

2.КПД теплового двигуна 45%. Що означає це число?

3.Чи Чи ККД теплового двигуна дорівнювати: 1,8; 50; 4; 90; 100%?

 

Література

1.Еноховіч А. С. Довідник з фізики. - М.: Просвещение, 1990.

2.Зверева С. В. У світі сонячного світла. - Л.: Гідрометеоіз-дат, 1988.

3.Кочнев С. А. 300 запитань і відповідей про Землю і Всесвіту. - Ярославль: Академія розвитку, 1997.

4.Перельман Я. І. Цікава фізика. - М.: Наука, 1979.

5.Сборнік загадок: Посібник для вчителя. - М.: Просвещение, 1988.