Номер 1, страница 441 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Задания к главе 8 «Тепловые машины. Второй закон термодинамики». Задания по проектной и исследовательской деятельности. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 1, страница 441.

Условие.

Задания к главе 8 «Тепловые машины. Второй закон термодинамики»

1. Подготовьте реферат о первых поршневых паровых машинах, их изобретателях и о применении их изобретений.

Решение.

1. Подготовьте реферат о первых поршневых паровых машинах, их изобретателях и о применении их изобретений.

Решение

Первые поршневые паровые машины стали одним из ключевых изобретений, положивших начало Промышленной революции. Их создание было долгим процессом, в котором участвовало несколько выдающихся изобретателей, а применение их творений навсегда изменило облик цивилизации.

История поршневой паровой машины начинается с теоретических работ. Французский физик Дени Папен в 1690 году впервые описал принцип работы парового двигателя с поршнем. Он предложил использовать пар для подъема поршня в цилиндре, а затем, после конденсации пара, атмосферное давление должно было опускать поршень, совершая работу. Идея Папена, хоть и не получившая практической реализации при его жизни, заложила теоретическую основу для будущих изобретений.

Первым, кто создал коммерчески успешное паровое устройство, был английский инженер Томас Севери. В 1698 году он запатентовал паровой насос «Друг шахтера». Однако это была не поршневая машина, и она имела серьезные недостатки: низкую высоту подъема воды, высокий расход топлива и опасность взрыва из-за высокого давления пара. Настоящий прорыв совершил Томас Ньюкомен. В 1712 году он создал первую практически применимую поршневую паровую машину. Его «атмосферный двигатель» работал по принципу, схожему с идеей Папена: пар из котла поступал под поршень, поднимая его. Затем в цилиндр впрыскивалась холодная вода, пар конденсировался, создавалось разрежение, и под действием внешнего атмосферного давления поршень опускался. Этот ход и был рабочим. Машины Ньюкомена были громоздкими и малоэффективными (КПД около 0,5%), но они надежно справлялись со своей главной задачей — откачкой воды из угольных и рудных шахт. Это позволило вести добычу на больших глубинах и стало катализатором развития угольной промышленности и металлургии.

Кардинальное усовершенствование паровой машины связано с именем шотландского инженера Джеймса Уатта. Работая над моделью машины Ньюкомена, он понял, что ее главный недостаток — большие потери тепла из-за необходимости постоянно охлаждать и нагревать рабочий цилиндр. В 1765 году Уатт пришел к гениальному решению: вынести конденсацию пара в отдельный резервуар — конденсатор. Теперь цилиндр мог оставаться постоянно горячим, а конденсатор — холодным. Это простое, на первый взгляд, изменение позволило повысить КПД машины в несколько раз и существенно сократить расход угля. Помимо отдельного конденсатора, Уатт ввёл и другие важные новшества, такие как паровая «рубашка» для теплоизоляции цилиндра, машина двойного действия (патент 1782 года), где пар толкал поршень в обе стороны, удваивая мощность, планетарный механизм для преобразования поступательного движения во вращательное, и центробежный регулятор для автоматического контроля скорости машины.

Применение изобретений кардинально различалось. Если машина Ньюкомена использовалась почти исключительно как шахтный насос, то универсальная паровая машина Уатта стала настоящим двигателем Промышленной революции. Ее начали применять для привода станков на текстильных фабриках, воздуходувок в металлургии, прокатных станов, мукомольных мельниц и другого промышленного оборудования. Паровая машина освободила промышленность от привязки к рекам, где раньше строили водяные мельницы, и позволила размещать заводы в любом удобном месте. Дальнейшее развитие паровых машин высокого давления привело к созданию паровозов и пароходов, что произвело революцию в транспорте и связало мир в единое экономическое пространство.

Таким образом, путь от первой идеи Дени Папена до универсальной машины Джеймса Уатта занял почти сто лет. За это время поршневая паровая машина превратилась из громоздкого насоса в универсальный двигатель, который изменил способы производства, ускорил темпы технического прогресса и заложил основы современного индустриального общества.

Ответ: Реферат, освещающий историю создания первых поршневых паровых машин, вклад их изобретателей (Дени Папена, Томаса Ньюкомена, Джеймса Уатта) и широкое применение их изобретений в промышленности и транспорте, представлен в тексте решения.