Новая транспортная стратегия России ограничит использование личных авто
Разработанная Минтрансом транспортная стратегия России до 2035 года предполагает «безальтернативное» ограничение использования личных автомобилей, чтобы сократить выбросы, пишет «Коммерсантъ».
Как отмечают авторы стратегии (представители правительства, комиссий Госсовета и профильных комитетов Госдумы), 61% выбросов от транспорта приходится на автотранспорт, причем обновление парка не решит проблему: 82% вредных выбросов происходит за счет стирания дорожного покрытия и «составных частей» автомобиля. Поэтому нужно «пересадить» владельцев личных авто на общественный транспорт. Документ предполагает, в частности, «стимулирование совместного использования транспортных средств» для снижения числа личных автомобилей.
Как отмечает издание, рассматривается поэтапное введение ограничений на транспортные средства «низких экологических классов». Например, могут быть созданы специальные зоны, куда въезд автомобилей с неэкологичными двигателями будет запрещен. Соответствующий дорожный знак вошел в ПДД в 2017 году, но в России пока не применялся. При этом, по данным ГИБДД на начало 2021 года, половину автопарка России составляют автомобили с двигателями классов «Евро-0» — «Евро-3» или с неустановленным классом (максимальный — «Евро-6»).
Для борьбы с шумом от транспорта власти предложили ограничить скоростной режим в жилых кварталах, установить шумозащитные экраны и использовать «цифровые методы контроля шума». По данным «Коммерсанта», сейчас готовятся промышленные образцы камер-шумомеров, которые будут выделять из потока чрезмерно шумные машины.
Для перехода на альтернативные виды топлива правительство собирается построить в европейской части России около 250 тыс. заправок для электромобилей. На основных трассах появятся специализированные автосервисы для них и пункты утилизации батарей.
Согласно стратегии, планируется развивать улично-дорожную сеть в городах и ликвидировать «узкие места» на дорогах за их пределами. В документе упоминаются такие проекты, как трасса «Меридиан», которая пройдет от границы с Белоруссией до Казахстана, и магистраль между Сочи и Новороссийском.
Правительство 26 ноября утвердило транспортную стратегию России до 2030 года с прогнозом до 2035 года. Документ включает долгосрочные планы по развитию разных видов транспорта. В проект заложено два сценария: базовый и консервативный. Реализация ее базового сценария потребует около 60 трлн руб. инвестиций в транспортную отрасль к 2035 году.
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА открытого урока по дисциплине «Физика» на тему: Второе начало термодинамики. Принцип действия тепловых машин. КПД тепловых машин.
Управление образования и науки Тамбовской области
ТОГБОУ СПО «Жердевский колледж сахарной промышленности»
на заседании цикловой комиссии математических и общих естественно научных дисциплин
Протокол №____ от _______2013
__________ Л.В. Бредищева
открытого урока по дисциплине
на тему: Второе начало термодинамики.
Принцип действия тепловых машин.
КПД тепловых машин.
Подготовила: Л.В. Бредищева, преподаватель физики и информатики
Подготовительный этап 4
Структура занятия 6
Методика проведения занятия 7
Список используемой литературы
Методическая разработка открытого урока является актуальной для преподавателей работающих с внедрением активных методов в учебном процессе.
Данное занятие позволяет глубже узнать о принципах работы тепловых двигателей, а так же знакомит учащихся с историческими событиями рассказывающими о создании транспорта; о первых применениях паровых двигателей в промышленности; о вкладах ученых в развитии физики.
Методическая разработка состоит из основных разделов:
— подготовительный этап, в котором планируется порядок проведения урока;
— структура урока состоит в подробном распределении элементов занятия и изучаемых вопросов, а так же методов обучения и времени, необходимого для изучения темы;
— методика проведения занятия включает в себя подробное описание каждого элемента занятия и его целей;
— заключительный этап анализирует результаты работы и подводит итоги поведенного урока.
Проведение открытого урока по теме «Второе начало термодинамики. Принцип действия тепловых машин. КПД теплового двигателя» является продолжением темы «Работа газа в термодинамике». Вид занятия урок – семинар.
Студенты готовят доклады по теме и презентации к ним самостоятельно.
Начало урока проводится традиционным способом.
Время проведения: 90 минут
Место проведения : аудитория 43
Участники: группа 1Ма
1.задача. Тепловой двигатель получает от нагревателя за одну секунду 7200кДж теплоты и отдает холодильнику 5600кДж. Каков КПД теплового двигателя?
2. Подготовить сообщения: а) карбюраторный двигатель;
Б) паровая турбина: в) газовая турбина;
г) реактивные двигатели
Тема урока Второе начало термодинамики. принцип действия тепловых машин
КПД тепловых машин
Тип урока комбинированный урок
Образовательная дать понятие обратимых и необратимых процессов; раскрыть физический принцип
действия тепловых машин
Воспитательная показать основные достижения и перспективы применения тепловых двигателей
Развивающая систематизировать и обобщить знания о тепловых двигателях
Межпредметные связи история, техническая механика
А Наглядные пособия Компьютер, проектор, экран
Б Раздаточный материал
В Технические средства обучения
Г Литература основная В.Ф. Дмитриева Физика
Д Дополнительная Л.С. Жданов Учебник по физике для ССУЗов
Т.Я. Мякишев, Б,Б, Буховцев Физика 10
Актуализация знаний Индивидуальный опрос
1. Сформулируйте первое начало термодинамики
2. Записать формулу первого закона термодинамики
3. Озвучьте следующие формулы
3. Проверка домашней задачи: В цилиндре под тяжелым поршнем находится углекислый газ (М=0,044 кг/моль) массой 0,20кг. Газ нагревается на 88К. Какую работу он при этом совершает?
Объяснение нового материала
Исторический путь развития тепловых машин
Сообщение студентов: Первые тепловые двигатели
Сообщение студентов: Паровая машина И.И. Ползунова
Принцип работы тепловых машин.КПД
Сообщение студентов: Холодильная машина
Двигатели внутреннего сгорания
Тепловые двигатели и охрана окружающей среды
Задача 1. Температура нагревателя идеальной тепловой машины117 С, а холодильника 27 С. Количество теплоты, получаемое машиной от нагревателя за 1 с, равна 60 кДж. Вычислить КПД машины, количество теплоты, отдаваемое холодильнику в 1 с, и мощность машины.
Какая экологическая проблема возникла в связи с появлением быстроходных винтовых судов.
1.участились столкновения судов и их гибель
2. люди стали чаще посещать другие страны, и ускорилось взаимное влияние культур
3. волны от таких судов разрушают берега малых рек
4. резко возросла стоимость судов и проезда на них
При разработке нового автомобиля необходимо решать следующую экологическую проблему:
Увеличить мощность двигателя
Уменьшить токсичность выхлопных газов
Улучшить комфортность салона
Уменьшить мощность двигателя
При работе двигателя внутреннего сгорания происходит переход внутренней энергии топлива в …
1. в потенциальную энергию поршня
2. в кинетическую энергию поршня
3. во внутреннюю энергию поршня
4. в потенциальную энергию выхлопных газов
Какой процесс изменения состояния газа играет основную роль «двигателя» ракеты? Почему? ( адиабатический, т.к. расширение раскаленных газов происходит очень быстро и теплообмен с внешними телами не происходит)
Задача Тепловой двигатель получает от нагревателя за одну секунду 7200кДж теплоты и отдает холодильнику 5600кДж. Каков КПД теплового двигателя?
2. Подготовить сообщения: а) карбюраторный двигатель;
Б) паровая турбина: в) газовая турбина;
г) реактивные двигатели
Список используемой литературы
До определенного отрезка времени человечество прекрасно передвигалось на лошадях. Однако с увеличением торговых и прочих контактов между городами и целыми странами необходимо было найти новый вид передвижения по суше, с помощью которого можно было бы надежно и быстро перевозить людей и грузы, преодолевая десятки и сотни километров. И такой транспорт появился в первой половине XIX века
Именно сегодня, мы и поговорим о принципе работы теплового двигателя. Когда Джеймс Уатт в конце 18 века построил первую паровую машину, он хотел «…увеличить власть человека над природой».
Проследим путь развития тепловых машин.
В 1 веке нашей эры Герон Александрийский греческий механик и математик, изобрел первую тепловую машину «Шар Герона». В шар наливали воду и нагревали над огнем. Вырывающийся из трубки пар приводил в движение шар.
В 1770г. французский инженер Ж. Кюньо построил самодвижущуюся тележку, приводимую в движение паром, которая была первым (паровым) автомобилем.
В 1770 г. Джемс Уатт изобрел первую универсальную паровую машину, в которой энергия расширения пара превращается в механическую работу. При поддержке крупного промышленника Болтона за десять лет в период с 1775 по 1785г. фирма Уатта построила 66 паровых машин: из них 22 для медных рудников, 17 для металлургических заводов,7 для водопроводов, 5 для каменноугольных шахт и 2 для текстильных фабрик.
Изобретение паровой машины сыграло огромную роль в переходе к машинному производству. Недаром на памятнике Уатту написано: «Увеличил власть человека над природой».
Первый паровоз был сконструирован в 1803 г. английским изобретателем Ричардом Тревитиком. Он назывался «Поймай меня, кто может!» И развивал скорость до 30 км/час.
Доклад «Первые тепловозы» (Приложение 1)
Первым применённым на производстве паровым двигателем была «пожарная установка», сконструированная английским военным инженером Томасом Севери в 1698 году. Машина Севери могла использоваться для откачки воды из шахт, поэтому изобретатель назвал её «другом рудокопа» – развитие истории с оловянными рудниками. Затем английский кузнец Томас Ньюкомен усовершенствовал паровой двигатель Севери и в 1712 году продемонстрировал свой «атмосферный двигатель». Первым применением двигателя Ньюкомена была откачка воды из глубокой шахты. В 1774 году появилась версия паровой машины, созданная Уаттом в сотрудничестве с Мэтью Боултоном, основным нововведением которой стало вынесение процесса конденсации в специальную отдельную камеру (конденсатор). Эта камера помещалась в ванну с холодной водой. (слайд 8 ).
Дальнейшим повышением эффективности было применение пара высокого давления Ричардом Тревитиком, после того, как Тревитик приспособил свою машину к новым котлам Корниша. Кроме того, был существенно усовершенствован конденсатор. Следующим важным шагом в развитии паровых машин стало появление машин двойного действия, в которых свежий (острый) пар поочередно подаётся в обе стороны рабочего цилиндра, в то время как отработанный пар с другой стороны цилиндра выходит в атмосферу или в конденсатор. Принцип двойного действия повысил скорость работы машины и улучшил плавность хода.
Но есть сведения, что в 166 г. На Барнаульском заводе была изобретена машина Ползунова.
Доклад : Паровая машина Ползунова (Приложение 2)
Машины, предназначенные для преобразования внутренней энергии топлива в механическую энергию, называются тепловыми машинами. Механическая энергия далее может преобразовываться в электрическую и любые другие виды энергии.
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС)
Во всех типах таких двигателей непрерывное или периодически повторяющееся получение работы возможно только в том случае, когда совершающая работу машина не только получает тепло от какого-то тела (нагревателя), но и отдает часть тепла другому телу (охладителю).
Принципы работы тепловых двигателей
В те годы, когда жил Сади Карно (1796- 1832), наилучшие паровые машины имели КПД 5 %. Это навело на мысль исследовать причины несовершенства тепловых машин и найти пути повышения их КПД. В 1824 г. С. Карно издает работу «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». Эта работа вошла в сокровищницу мировой науки и поставила ее автора в ряды основоположников термодинамики. В ней С.Карно был предложен цикл идеальной тепловой машины.
Доклад: С.Карно (приложение 3)
Тепловой двигатель представляет собой устройство, превращающее внутреннюю энергию топлива в механическую. Энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, путем теплообмена передается газу. Газ, расширяясь, совершает работу против внешних сил, приводя в движение механизм. Устройство теплового двигателя показано на рис. а.
Изобретение двигателя внутреннего сгорания сыграло огромную роль в автомобилестроении. Первый автомобиль с бензиновым двигателем внутреннего сгорания был создан в 1886 г. Г.Даймлером. Одновременно с этим Даймлер запатентовал установку своего двигателя на моторной лодке и мотоцикле. В том же году, но чуть позже появился трехколесный автомобиль К. Бенца. Последующие годы явились началом промышленного производства автомобилей.
Двигатель внутреннего сгорания. В наше время чаще встречается на автомобильном транспорте, работающем на жидком топливе. Рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, за четыре такта. Поэтому такой двигатель и называется четырёхтактным. Цикл двигателя состоит из следующих четырёх тактов: 1.впуск, 2.сжатие, 3.рабочий ход, 4.выпуск. Для усиления мощности и лучшей системы обеспеченности равномерности вращения вала, используют 4,8 и более цилиндровых двигателей. Особенно мощные двигатели на теплоходах, тепловозах и др. развитие нефтяной промышленности в конце 19 в дало новые виды топлива керосин и бензин. В бензиновом двигателе для более полного сгорания топлива перед впуском в цилиндр его смешивают с воздухом в специальных смесителях, называемых карбюраторами. Воздушно бензиновую смесь называют горючей смесью.
Паровая турбина. В современной технике так же широко применяют и другой тип теплового двигателя. В нём пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. Такие двигатели называют турбинами. В современных турбинах, для увеличения мощности применяют не один, а несколько дисков, насажанных на общий вал. Турбины применяют на тепловых электростанциях и на кораблях.
Природа для человека не только источник продуктов питания и сырья для промышленности. Человек — сам часть природы — нуждается в благоприятной среде жизни с чистой водой и воздухом. Воздух — это физическая смесь газов, образующих земную атмосферу. Он содержит во взвешенном состоянии большее или меньшее количество пыли, дыма, частиц соли и других естественных примесей. Как правило, концентрация в воздухе естественных примесей не достигает таких значений, при которых они могли бы оказывать отрицательное воздействие на организм человека. Существенно более вредным является загрязнение атмосферного воздуха промышленными выбросами.
Доклад: Охрана окружающей среды
Повсеместное применение тепловых двигателей отрицательно влияет на окружающую среду. Подсчитано, что в настоящее время ежегодно сжигается приблизительно 2 млрд т различных видов каменного угля и около 1 млрд т нефти. Это приводит к постепенному повышению средней температуры на Земле, что может создать угрозу таяния ледников и повышение уровня Мирового океана. Кроме того, в атмосферу выбрасывается не менее 120 млн т золы и до 60 млн т ядовитого сернистого ангидрида. Свыше 200 млн автомобилей во всем мире непрерывно отравляют атмосферный воздух оксидами углерода и азота, углеводородами и др. И это лишь часть вредных примесей, попадающих в атмосферу. С увеличением мощностей тепловых и атомных электростанций резко возрастает потребность в воде, для этих целей в нашей стране используется около 35 % водоснабжения всех отраслей народного хозяйства.
В настоящее время в ряде стран применяются прямые и косвенные методы защиты воздушного и водяного бассейнов от загрязнения. Прямые методы — это очистка и улавливание дымовых и вентиляционных газов; переход на использование топлив, мало загрязняющих атмосферу, например природного газа, бессернистой нефти; создание небензиновых автомобильных двигателей; очистка воды с помощью фильтрообменных смол и повторное ее использование.
Применение косвенных методов обеспечивает значительное снижение концентраций вредных веществ в самом нижнем слое атмосферы. Эти методы связаны с увеличением высоты источников выбросов и использованием физических закономерностей рассеивания примесей в воздухе, с рациональным учетом метеорологических условий при проектировании и эксплуатации различных предприятий.
Для экономии площадей и водных ресурсов целесообразно сооружать целые комплексы электростанций с замкнутым циклом водоснабжения.
Запрещен ввод в эксплуатацию предприятий и теплоэлектростанций, выбрасывающих в атмосферный воздух золу, копоть, пыль, вредные газы без обеспечения их очистки. Вредные производства, как правило, должны выноситься за черту города. В больших масштабах ведется озеленение улиц, разбиваются скверы, парки, сады.
Задача 1. Температура нагревателя идеальной тепловой машины117 С, а холодильника 27 С. Количество теплоты, получаемое машиной от нагревателя за 1 с, равна 60 кДж. Вычислить КПД машины, количество теплоты, отдаваемое холодильнику в 1 с, и мощность машины.
Какая экологическая проблема возникла в связи с появлением быстроходных винтовых судов.
1.участились столкновения судов и их гибель
2. люди стали чаще посещать другие страны, и ускорилось взаимное влияние культур
3. волны от таких судов разрушают берега малых рек
4. резко возросла стоимость судов и проезда на них
При разработке нового автомобиля необходимо решать следующую экологическую проблему:
Увеличить мощность двигателя
Уменьшить токсичность выхлопных газов
Улучшить комфортность салона
Уменьшить мощность двигателя
При работе двигателя внутреннего сгорания происходит переход внутренней энергии топлива в …
1. в потенциальную энергию поршня
2. в кинетическую энергию поршня
3. во внутреннюю энергию поршня
4. в потенциальную энергию выхлопных газов
Какой процесс изменения состояния газа играет основную роль «двигателя» ракеты? Почему? ( адиабатический, т.к. расширение раскаленных газов происходит очень быстро и теплообмен с внешними телами не происходит)
Задача Тепловой двигатель получает от нагревателя за одну секунду 7200кДж теплоты и отдает холодильнику 5600кДж. Каков КПД теплового двигателя?
2. Подготовить сообщения: а) карбюраторный двигатель;
Б) паровая турбина: в) газовая турбина;
г) реактивные двигатели
В 1833 году Мирона откомандировали в Англию, чтобы изучать опыт «выделки полосного железа посредством катальных валов» и «томления и плавки стали на тамошний манер». Эта поездка подстегнула Черепановых к постройке первого отечественного паровоза, который в августе 1834 года пустили на «колесопроводы». Паровоз мог перевозить 3,5 тонны груза со скоростью до 15 км/ч, двигаясь по чугунной рельсовой дороге протяженностью 800 метров. В марте 1835-го Черепановы закончили постройку второго паровоза, чья грузоподъемность равнялась 17 тоннам. Для применения паровозов была построена железная дорога Нижнетагильских заводов длиной 3,5 километра. Именно эта дорога является первой в России, а не Царскосельская. Последняя же была запущена в действие 30 октября 1837 года, когда в 12 часов 30 минут паровоз по имени «Проворный» отправился по железной дороге Санкт-Петербург-Царское Село. Это была дорога общего пользования. Черепановы сделали Россию второй после Англии страной в мире, строящей паровозы.
Паровоз Тревитика и дорога, по которой он двигался.
К великому сожалению, Ричард Тревитик разорился в 1811 году, а в 1816-м и вовсе уехал жить в Южную Америку. На родину Ричард Тревитик возвратился в 1827-м, где умер в нищете.
Электровоз «Звезда Китая».
С 1880 года начались эксперименты по возможности использования электричества на железной дороге. В 1889 г. русский инженер И. В. Романов построил первую в России электрическую железную дорогу длиной 0,2 километра. А в 1895 году в США (на линии Балтимор-Огайо) впервые в мире железнодорожный подвижной состав тронулся с помощью электрической тяги.
Электровоз, в отличие от тепловоза, является неавтономным локомотивом. Электроэнергию он может получать из внешней электросети либо от собственных аккумуляторов.
Большое значение для развития электровозов имели работы американского изобретателя Лео Дафта (Leo Daft), который в 1883 году построил электровоз «Ампер». Данный локомотив весил 2 тонны и мог везти 10 тонн с максимальной скоростью 16,7 км/ч.
Примерно в это же время инженеры задумались о создании тепловозов. Первый локомотив c двигателем внутреннего сгорания построил Готтлиб Даймлер (Gottlieb Daimler). Двигатель был двухцилиндровым. Первая демонстрация тепловоза состоялась 27 сентября 1887 года в Штутгарте на фольклорном фестивале.
У тепловоза первичным двигателем служит двигатель внутреннего сгорания, как правило, дизель. Тепловозы появились в начале XX века, как эффективная замена паровозам..
Первый тепловоз для работы на магистральных линиях начали создавать под руководством Рудольфа Дизеля (Rudolf Diesel) в 1909 году. В июле 1913 года компания General Electric (США) представила тепловоз, работавший на бензине, но спустя несколько лет отказалась от подобных локомотивов, разработав собственный дизель. Первые опытные тепловозы General Electric были выпущены в 1917-1918 годах.
Магнитоплан, он же маглев.
Однако лишь в 1969 году в ФРГ началось строительство магнитной трассы, а через два года маглев «Трансрапид-02» впервые в мире прокатил пассажиров, левитируя над поверхностью. Что касаемо «Трансрапид-02», то представлял он собой пятитонную кабину на четыре места, которая на трассе длиной 660 метров возле Мюнхена развивала скорость до 90 км/ч.
В 1979 году на 908-метровой пассажирской линии в Гамбурге стал разъезжать «Трансрапид-05», перевозивший 68 человек на максимальной скорости 75 км/ч.
Следующей страной, начавшей разработку магнитопланов, стала Япония. Здесь сделали ставку на высокую скорость, и в 1979 году представили маглев «МЛ-500», способный развивать скорость до 517 км/ч.
В Великобритании с 1984 года функционировала бирмингемская магнитная дорога, над которой почти 11 лет перемещался малоскоростной локомотив. Бирмингемский маглев считается первым коммерческим поездом в своем роде.
В 2002 году коммерческую магнитную дорогу длиной 30 километров открыли в Китае По ней на скорости 450 км/ч проносится маглев производства компании Transrapid International, являющейся дочерним предприятием Siemens AG и ThyssenKrupp.
Несмотря на высокую скорость и малошумность, маглевы имеют ряд существенных недостатков. К ним относятся высокая стоимость создания и эксплуатации магнитного пути, большое потребление электроэнергии, вред от электромагнитного поля, очень сложная путевая инфраструктура. От постройки магнитных трасс отказывались, в свое время, и в Германии, и в Великобритании, и в бывшем Советском Союзе. Здесь, например, можно вспомнить случай с берлинской маглев-трассой, запущенной для перевозки пассажиров 28 августа 1989 года. Дорога соединяла три станции и имела протяженность 1,6 километра, однако 17 сентября 1991 года магнитную дорогу демонтировали, т.к. она пересекала очень важную линию метро, а Берлин, после объединения Западной и Восточной частей, оказался не готов к возросшему пассажиропотоку.
Доклад: Паровая машина И.И.Ползунова
Макет паровой машины Ползунова
Схема паровой машины Ползунова
схема устройства паровой машины Ползунова
Поршни в цилиндрах паровой машины Ползунова работали в противофазе. Когда в один из цилиндров наполненных паром, впрыскивали воду, пар конденсировался в нем, и в цилиндре создавалось разряжение. Под действием атмосферного давления поршень начинал опускаться вниз. В этот момент, в другой цилиндр, находившийся в нижнем положении, начинал поступать пар, и он начинал двигаться вверх.
Подача воды и пара в цилиндры была полностью автоматизирована. Штоки поршней паровой машины были связаны между собой цепью. Цепь проходила через верхний шкив и при движении паровых цилиндров, шкив тоже приходил в движение. Движение шкива в свою очередь, через цепи, приводило в движение специальные стержни, основное назначение которых было управлять движением серповидного маятника. Именно серповидный маятник управлял попеременной подачей воды и пара в паровые цилиндры.
Давление пара в паровой машине Ползунова лишь незначительно превышало атмосферное давление. Полезную работу поршни совершали лишь при движении вниз, под действием атмосферного давления. Сам Ползунов считал, что эффективность рабочего хода будет тем выше, чем ниже будет температура охлаждающей воды. Что свидетельствует о том, что Ползунов строил пароатмосферную машину (машина в которой работа происходит за счет атмосферного давления, а не за счет давления пара).
Проект паровой машины Ползунова был рассмотрен руководством завода и получил высокую оценку. Проект был отправлен в Петербург на рассмотрение императрицей Екатериной II. Ответ был получен лишь спустя год. Екатерина II высоко оценила проект Ползунова, его повысили в должности и обещали большую премию, если он сумеет построить работающую паровую машину.
В 1764 году, Ползунову приказывают строить паровую машину в 15 раз более мощную, чем в проекте 1763 года. Высота машины предполагалась 11 метров. Это была очень трудная задача. Сам Ползунов изначально планировал построить лишь небольшой макет, что бы отработать на нем все неожиданные трудности.
Работа шла с большим трудом. Не у кого в России того времени не было опыта по строительству подобных машин. Более того, Ползунову не разрешили вызвать опытных мастеров с уральских заводов. Испытания машины начались лишь спустя три года после начала строительства.
Первые испытания показали ненадежность применения кожи в паровой машине (вероятно идея использования кожи, была заимствована из паровой машины Ньюкомена). Кожаное уплотнение быстро истиралось и вода начинала сочиться внутрь паровых цилиндров. Опытным путем было установлено что пробка, гораздо лучше подходит для уплотнения цилиндров, чем кожа.
Наконец испытания были закончены и начато строительство плавильных печей, для которых собственно и строилась паровая машина. Но сам автор первой Русской паровой машины Иван Иванович Ползунов, не дожил до этого момента. 16 мая 1766 он скончался.
Первый пуск машины был назначен на 4 августа 1766 года. Но в назначенный срок, машина не начала свою работу. В день пуска случилась поломка, которую сумели устранить только к 7 августа 1766 года.
К сожалению, первая паровая машина России оказалось не надежной. Она часто ломалась. В сумме, она проработала чуть более 42 суток. После одной из поломок, руководством завода было принято решение о не целесообразности ее использования из-за наличия достаточного количества воды (водяные колеса были основными источниками энергии того времени).
(1796-1832) французский физик и военный инженер, один из создателей термодинамики
Сади Никола Леонар Карно родился 1 июня 1796 года в Париже в семье крупного ученого, выдающегося политического деятеля и талантливого военачальника. Его отец Лазар Карно уже в ранние годы проявил способности к математике.
Годы детства и юности Сади Карно и его брата Ипполита совпали с бурным революционным периодом Франции.
Влияние отца на сыновей было огромным. Даже в самые трудные для республики дни Лазар Карно много времени уделял воспитанию детей: развивал в них интерес к математике и философии, занимался с ними плаванием и фехтованием. Сади глубоко чтил своего отца и был всю жизнь благодарен ему за знания и умения, переданные детям.
Начальное образование Сади Карно получил под руководством отца, а также посещая лицей Карла Великого. Он был очень способным учеником, и поэтому обучение шло легко. От отца Сади унаследовал способности к математике и физике, любовь к языкам и поэзии. Мальчик был также очень музыкальным, унаследовав это от матери. После окончания лицея Сади поступил в Политехническую школу, готовившую специалистов для инженерной работы. Это было лучшее заведение Франции того времени с трехлетним сроком обучения. В нем проходил конкурсный отбор учащихся и выплачивалась стипендия.
В октябре 1814 года Сади окончил Политехническую школу и был направлен в Мец для продолжения образования. В 1816 году он заканчивает обучение в Меце, получив звание лейтенанта, и приступает к службе в инженерном полку.. Спустя три года, в 1819 году, Сади Карно успешно сдал конкурсный экзамен и с чином поручика был зачислен в Главный штаб Инженерного корпуса, находящийся в Париже.
Переехав в Париж, он поселяется в доме отца и занимается в основном наукой, изучая научные публикации в области физики.
С большим интересом он вникает в сущность технологических процессов и начинает заниматься теоретическими исследованиями в области паровых машин. В свободное от службы время С. Карно посещает лекции в Сорбонне, Коллеж де Франс, Консерватории искусств и ремесел, а также библиотеки и музеи.
12 июня 1824 года был издан главный труд двадцативосьмилетнего военного инженера «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развить эту силу». Эта работа, официально представленная Академии наук, получила благожелательную рецензию, в которой отмечалась возможность практического использования двигателей, теоретически рассмотренных С. Карно. В ней автор, исходя из невозможности создания вечного двигателя, впервые высказал мысль, что причиной преобразования теплоты в работу тепловой машины является разница температур нагревателя и холодильника, причем природа рабочего тела не играет никакой роли. Таким образом, полезную работу можно получить только в случае, когда тепло переходит от нагретого тела к более холодному.
Заслуга Сади Карно состоит в том, что он ввел понятие кругового и обратимого процессов, идеального цикла тепловых машин, заложил основы их теории. Ученый показал преимущество применения в паровых машинах пара высокого давления и его многократного расширения, сформулировал принцип работы газовых тепловых машин. С. Карно дал значение механического эквивалента теплоты. По его расчетам, оно равно 370 кГм на 1 ккал, и незначительно отличается от принятого в настоящее время числа 427 кГм/ккал, что примерно равно 4189 Дж/ккал. Таким образом, Карно первым из ученых в своих заметках сформулировал один из фундаментальных законов природы — закон сохранения и превращения энергии, получивший в термодинамике название ее первого начала.
Сади Никола Леонар Карно умер в возрасте тридцати шести лет 24 августа 1832 года в Париже от эпидемии холеры. В соответствии с существовавшим положением все его личные вещи, включая и черновики с результатами научных исследований последних лет, были уничтожены. 27 августа на первой странице официальной парижской газеты «Монитер» появилось сообщение о смерти С. Карно, была дана краткая биографическая справка и помещена рецензия на его исследования, которые характеризовались как «замечательные».
Из научного наследия С. Карно сохранилось немногое. Случайно осталась неуничтоженной его записная книжка, переданная после смерти Карно брату ученого. Он хранил ее как реликвию в своей библиотеке и в 1878 году передал Парижской Академии наук. Слава, которой Сади Карно был лишен при жизни, росла по мере развития и становления термодинамики.
Современные люди привыкли пользоваться благами цивилизации, не особенно задумываясь над внутренним устройством окружающей техники. Примером самой распрстраненой холодильной машины в настоящее время является домашний холодильник.
В основе общего принципа устройства любой холодильной техники лежит один из важнейших разделов физики – термодинамика. Еще в шестнадцатом веке ученые стали обращать пристальное внимание на связь давления, теплоты, работы и энергии. Выяснилось, что теплота – это внутренняя энергия молекул вещества или, проще говоря, скорость, с которой движутся эти молекулы. А холод, таким образом, трактуется как низкая скорость движения молекул, обусловленная небольшой кинетической энергией этих частиц. Термодинамика установила, что работу можно превратить в теплоту, а теплоту – в работу. Будучи обыкновенной тепловой машиной, холодильник не «создает холод», а передает, «перекачивает» теплоту от одного тела (воздуха внутри холодильника) к другому (воздуху вне холодильника).
Итак, после полного оборота хладагента по системе холодильный цикл завершается. В дело вступает электроника, которая измеряет температуру в холодильной камере и сравнивает ее с то, что была запрограммирована владельцем холодильника. Если они совпадают, то компрессор на время останавливается, если же нет – продолжает работать, цикл за циклом прогоняя хладагент по трубам теплообменной системы.
