Левова частина двигунів на Землі – це теплові двигуни. І хоча винайшли їх досить давно, уявити сучасне життя без них просто неможливо. Дійсно, більшість літаків, кораблів, машин та автомобілів обладнані саме такими двигунами. Отже, що ж розуміють під тепловими двигунами?
Теплові двигуни – це пристрої, що перетворюють енергію палива в механічну енергію.
Спробуємо розглянути ці двигуни більш детально.
Принципи дії теплових двигунів.
Для того щоб двигун робив роботу, необхідна різниця тисків по обох сторонах поршня двигуна чи лопат турбіни. В усіх теплових двигунах ця різниця тисків досягається за рахунок підвищення температури робочого тіла на сотні або тисячі градусів у порівнянні з температурою навколишнього середовища. Таке підвищення температури відбувається при згорянні палива.
Робочим тілом у всіх теплових двигунів є газ, що робить роботу при розширенні. Позначимо початкову температуру робочого тіла (газу) через t1.
У двигунах внутрішнього згоряння і газових турбін підвищення температури відбувається при згорянні палива усередині самого двигуна. Температуру Т1 називають температурою нагрівача.
Коефіцієнт корисної дії (ККД) теплового двигуна. Неможливість повного перетворення внутрішньої енергії газу в роботу теплових двигунів обумовлена необоротністю процесів у природі. Якби теплота могла мимовільно повертатися від холодильника до нагрівача, то внутрішня енергія могла б бути цілком перетворена в корисну роботу за до будь-якого теплового двигуна.
Відповідно до закону збереження енергії робота, здійснювана двигуном, дорівнює:
A'=|Ql|-|Q2|
де Q1 — кількість теплоти, отримана від нагрівача, a Q2 -кількість теплоти, віддана холодильнику.
Коефіцієнтом корисної дії теплового двигуна називають відношення роботи А', здійсненої двигуном, до кількості теплоти,
Хаотическое движение с хаотической сменой направлений.
В газах обычно расстояние между молекулами и атомами значительно больше размеров молекул, а силы притяжения очень малы. Поэтому газы не имеют собственной формы и постоянного объёма. Газы легко сжимаются, потому что силы отталкивания на больших расстояниях также малы. Газы обладают свойством неограниченно расширяться, заполняя весь предоставленный им объём. Молекулы газа движутся с очень большими скоростями, сталкиваются между собой, отскакивают друг от друга в разные стороны. Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давление газа.
Условие плавания тела: FА = mg
Если сила тяжести меньше архимедовой силы, то тело будет всплывать. В случае же, когда вес тела больше выталкивающей его архимедовой силы, то тело будет тонуть.
Плавание судов:
Глубина, на которую плавающее судно погружается в воду, называется осадкой судна.
Ватерлиния — линия соприкосновения поверхности воды с корпусом судна, соответствующая наибольшей допустимой осадке.
Водоизмещение судна - вес воды, которая будет вытеснена судном при погружении его в воду до ватерлинии.
Грузоподъемность - разность водоизмещения и веса самого судна.
Воздухоплавание
Для того чтобы летательный аппарат поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова сила, действующая на шар, была больше силы тяжести.
FА= ρгаза⋅g⋅Vтела
Подъёмная сила воздушного шара равна разности между архимедовой силой и действующей на шар силой:
Fпод = FА- Pш.