Номер 45.4, страница 166 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 45. Тепловые двигатели. Глава 6. Тепловые явления - номер 45.4, страница 166.

45.4 [1129] Почему доливать воду в радиатор перегревшегося двигателя трактора следует очень медленно и только при работающем двигателе?

Доливать воду в радиатор перегревшегося двигателя следует с особой осторожностью, соблюдая два ключевых правила: делать это очень медленно и только при работающем двигателе. Нарушение этих правил может привести к серьезному и дорогостоящему повреждению двигателя. Рассмотрим причины для каждого из этих условий.

Почему воду следует доливать очень медленно?

Основная причина — предотвращение так называемого теплового удара и его последствий.

1. Резкое и неравномерное охлаждение: Металлические детали перегретого двигателя (например, головка блока цилиндров) имеют очень высокую температуру, значительно превышающую 100 °C. Если на эти раскаленные детали попадает холодная вода, происходит их резкое и, что самое важное, неравномерное охлаждение. Участок, на который попала вода, остывает и сжимается, в то время как соседние участки остаются горячими и расширенными.

2. Возникновение внутренних напряжений и трещин: Из-за разницы температур и, как следствие, разной степени теплового сжатия, в материале возникают огромные внутренние напряжения. Эти напряжения могут превысить предел прочности металла (чаще всего чугуна или алюминиевого сплава), что приводит к образованию трещин в головке или блоке цилиндров. Такой ремонт является одним из самых сложных и дорогостоящих.

3. Бурное парообразование: При контакте холодной воды с поверхностью, температура которой выше точки кипения, происходит мгновенное и бурное образование большого объема пара. Это может привести к резкому скачку давления в системе охлаждения, срыву крышки радиатора или патрубков. Выброс кипятка и горячего пара представляет серьезную опасность ожогов для человека, находящегося рядом.

Медленное добавление воды позволяет ей успевать прогреться и смешаться с уже имеющейся горячей жидкостью, что обеспечивает более плавное и равномерное снижение температуры деталей двигателя.

Ответ: Воду в радиатор перегретого двигателя следует доливать медленно, чтобы избежать теплового удара — резкого и неравномерного охлаждения металлических деталей. Это предотвращает возникновение критических внутренних напряжений, которые могут привести к растрескиванию головки или блока цилиндров, а также защищает от опасного выброса пара и кипятка из-за мгновенного закипания воды.

Почему это нужно делать только при работающем двигателе?

Это требование напрямую связано с необходимостью обеспечить равномерное охлаждение всего двигателя.

1. Циркуляция охлаждающей жидкости: Когда двигатель работает, водяной насос (помпа) принудительно прокачивает охлаждающую жидкость по всей системе: через радиатор, рубашку охлаждения блока и головки цилиндров.

2. Перемешивание и равномерное охлаждение: Благодаря работе насоса, доливаемая холодная вода не застаивается в одном месте (например, в нижней части радиатора), а немедленно смешивается с горячей жидкостью и циркулирует по всему контуру. Это обеспечивает постепенное и, что крайне важно, равномерное снижение температуры всех частей двигателя. Таким образом, удается избежать локальных перепадов температур, которые являются причиной теплового удара.

3. Риск при заглушенном двигателе: Если же двигатель заглушить, циркуляция прекратится. Холодная вода, залитая в радиатор, попадет в рубашку охлаждения блока цилиндров и остановится там. В результате одна часть двигателя (например, верхняя, где находятся самые горячие детали) останется раскаленной, а другая (куда попала холодная вода) резко охладится. Такой локальный перепад температур с высокой вероятностью приведет к деформации или растрескиванию металла.

Ответ: Доливать воду следует только при работающем двигателе, потому что в этом случае водяной насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости по всей системе охлаждения. Это гарантирует немедленное перемешивание холодной и горячей воды и, как следствие, равномерное и постепенное охлаждение всех деталей двигателя, что предотвращает их повреждение из-за локальных перепадов температур.