Номер 2, страница 442 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Задания к главе 9 «Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы». Задания по проектной и исследовательской деятельности. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 2, страница 442.

Условие.

2. Посмотрите в сети Интернет видеоролик про «пьющую птичку» http://gotourl.ru/7151. Является ли это устройство «вечным двигателем»? Как долго оно может работать? Что надо сделать, чтобы «птичка» перестала двигаться?

Решение.

Решение

«Пьющая птичка» — это тепловой двигатель, а не «вечный двигатель». Принцип её работы основан на превращении тепловой энергии окружающей среды в механическую работу за счёт фазового перехода рабочей жидкости внутри игрушки. Этот процесс возможен благодаря разнице температур между головой и телом птички, которая создаётся и поддерживается за счёт испарения воды с её головы.

Является ли это устройство «вечным двигателем»? Нет, это устройство не является «вечным двигателем». Вечный двигатель — это гипотетическое устройство, способное совершать работу бесконечно долго без потребления энергии из внешнего источника. «Пьющая птичка» для своей работы непрерывно потребляет энергию из окружающей среды. Тепловая энергия, необходимая для испарения воды с головы птички, забирается из воздуха. Это охлаждает голову, пары рабочей жидкости внутри неё конденсируются, и давление падает. Более высокое давление в тёплом теле птички выталкивает жидкость вверх по трубке, что приводит к смещению центра масс и наклону. Таким образом, это тепловой двигатель, работающий за счёт градиента температур, и его работа полностью соответствует законам термодинамики.
Ответ: Нет, «пьющая птичка» не является «вечным двигателем», так как для своей работы она использует тепловую энергию из окружающей среды.

Как долго оно может работать? Птичка может работать непрерывно до тех пор, пока выполняются два основных условия:
1. Наличие воды для смачивания головы. Устройство будет функционировать, пока не закончится вода в стакане, из которого она «пьёт».
2. Возможность испарения воды. Для испарения необходимо, чтобы относительная влажность окружающего воздуха была меньше 100%. Чем суше воздух, тем интенсивнее испарение и активнее движение птички.
Следовательно, при наличии достаточного запаса воды и подходящих атмосферных условиях (невысокая влажность) птичка может работать очень длительное время.
Ответ: Устройство может работать до тех пор, пока есть вода в стакане и влажность окружающего воздуха позволяет воде испаряться с головы птички.

Что надо сделать, чтобы «птичка» перестала двигаться? Чтобы остановить движение птички, необходимо прервать термодинамический цикл, на котором основана её работа. Это можно сделать несколькими способами:
1. Убрать источник воды. Если убрать стакан с водой, голова птички высохнет, испарение прекратится, температура головы сравняется с температурой тела, и движение остановится.
2. Прекратить испарение. Если накрыть птичку вместе со стаканом стеклянным колпаком, то воздух под колпаком быстро насытится парами воды до 100% влажности. Испарение с головы прекратится, разница температур исчезнет, и птичка остановится.
3. Устранить разницу температур напрямую. Если нагреть голову птички или охладить её тело так, чтобы их температуры сравнялись, давление внутри выровняется, и движение прекратится.
Ответ: Чтобы птичка перестала двигаться, нужно либо убрать от неё стакан с водой, либо накрыть её колпаком для прекращения испарения.