Номер 17, страница 108, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 12. Тепловые двигатели - номер 17, страница 108.

Условие.

теплового двигателя не может быть равным 100 %?

17. Опишите принцип работы реактивного двигателя и паровой турбины. Что у них общего и чем они различаются?

Решение.

Решение

Принцип работы реактивного двигателя

Принцип работы реактивного двигателя основан на третьем законе Ньютона (законе сохранения импульса). Воздух засасывается в двигатель и сжимается компрессором. Затем в камеру сгорания подается топливо, которое, сгорая в сжатом воздухе, образует раскаленные газы под высоким давлением. Эти газы, расширяясь, приводят в движение турбину (которая вращает компрессор) и с огромной скоростью выбрасываются через сопло. В соответствии с третьим законом Ньютона, сила, с которой газы выталкиваются назад (действие), равна по модулю и противоположна по направлению силе, толкающей двигатель вперед (противодействие). Эта сила противодействия и есть сила тяги.

Ответ: Реактивный двигатель создает тягу за счет выброса струи раскаленных газов, образующихся при сгорании топлива в сжатом воздухе, что является проявлением третьего закона Ньютона.

Принцип работы паровой турбины

Паровая турбина — это двигатель, который преобразует тепловую энергию пара в механическую работу вращения. В отдельном паровом котле вода нагревается (за счет сжигания топлива, ядерной реакции и т.п.) и превращается в пар под высоким давлением и с высокой температурой. Этот пар направляется через сопла на лопатки, закрепленные на роторе турбины. Проходя через сопла, пар расширяется, его внутренняя энергия переходит в кинетическую энергию потока. Высокоскоростная струя пара давит на лопатки, заставляя ротор вращаться. Вал ротора соединен с полезной нагрузкой, например, с электрогенератором. Отработавший пар с низким давлением охлаждается в конденсаторе, превращается в воду и снова подается в котел, замыкая рабочий цикл.

Ответ: Паровая турбина использует энергию расширяющегося пара, который, воздействуя на лопатки ротора, заставляет его вращаться, производя механическую работу.

Что у них общего

Несмотря на различия в конструкции и применении, у реактивного двигателя и паровой турбины есть несколько общих черт.
Во-первых, оба являются тепловыми двигателями, то есть устройствами, преобразующими тепловую энергию в механическую работу.
Во-вторых, в обоих используется расширение горячего газообразного рабочего тела (продуктов сгорания в реактивном двигателе и водяного пара в турбине) для совершения работы.
В-третьих, ключевым элементом обоих устройств является турбина — вал с лопатками, который вращается под действием потока газа.

Ответ: Общим для реактивного двигателя и паровой турбины является то, что они оба — тепловые двигатели, использующие энергию расширяющегося газообразного рабочего тела для приведения в движение турбины и совершения механической работы.

Чем они различаются

Ключевые различия между этими двигателями заключаются в следующем:
1. Источник тепла и тип сгорания: В реактивном двигателе тепло выделяется в результате внутреннего сгорания топлива непосредственно в потоке рабочего тела (воздуха). В паровой турбине используется внешний источник тепла: топливо сгорает в отдельном котле, а тепло передается рабочему телу (воде).
2. Рабочее тело и тип цикла: Реактивный двигатель работает на продуктах сгорания в смеси с воздухом в открытом цикле (воздух забирается из атмосферы и туда же выбрасываются отработанные газы). Паровая турбина работает на водяном паре, как правило, в замкнутом цикле (вода-пар-вода).
3. Основное назначение: Главная задача реактивного двигателя — создание силы тяги за счет скорости истекающих газов. Основная задача паровой турбины — производство механической работы в виде вращающего момента на валу.
4. Роль турбины: В реактивном двигателе турбина выполняет вспомогательную функцию — она отбирает лишь часть энергии потока, чтобы приводить в движение компрессор. В паровой турбине вся ее конструкция направлена на то, чтобы максимально полно преобразовать энергию пара во вращение вала, то есть она выполняет основную работу.

Ответ: Основные различия заключаются в типе рабочего тела (продукты сгорания против пара), источнике тепла (внутреннее сгорание против внешнего), типе рабочего цикла (открытый против замкнутого) и главном назначении (создание тяги против создания вращающего момента на валу).