Номер 25.4, страница 58 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Тепловые явления - номер 25.4, страница 58.

Условие.

Задание 25.4. Изображённый на рисунке механизм (геронов шар) приводится в движение нагретым паром. Этот тепловой двигатель изобрёл греческий учёный Герон Александрийский, живший, как предполагают, в I в. н. э. Герон использовал энергию пара в различных создаваемых им механических игрушках — раздвижных дверях, механическом театре марионеток, сифонах и др.

Геронов шар состоит из подогреваемого котла с водой 1 и шара с загнутыми выводными трубками 2. Шар вращается под действием выходящего через эти трубки пара. Пар из котла в шар попадает по полым трубкам 3.

а) Почему описанный механизм можно назвать тепловым двигателем?

б) Опишите, какое преобразование энергии происходит в различных частях описанного механизма.

Решение.

а) Почему описанный механизм можно назвать тепловым двигателем?

Тепловым двигателем называют устройство, которое преобразует тепловую энергию в механическую работу. В описанном механизме (героновом шаре) происходит именно такой процесс. Сначала при сгорании топлива под котлом (1) выделяется теплота. Эта теплота нагревает воду в котле и превращает ее в пар. Пар в данном случае является рабочим телом и обладает большой внутренней энергией. Затем пар под высоким давлением выходит через выводные трубки (2), и возникающая при этом реактивная сила заставляет шар вращаться. Вращение шара — это и есть механическая работа. Таким образом, поскольку внутренняя энергия пара, полученная от внешнего источника тепла (нагревателя), преобразуется в механическую работу, этот механизм является тепловым двигателем.

Ответ: Данный механизм является тепловым двигателем, так как он совершает механическую работу (вращение шара) за счет преобразования внутренней энергии рабочего тела (пара), полученной от нагревателя (огня).

б) Опишите, какое преобразование энергии происходит в различных частях описанного механизма.

В данном механизме происходит следующая цепь преобразований энергии. Вначале химическая энергия топлива (например, дров) в источнике огня преобразуется в тепловую энергию. Эта тепловая энергия передается воде в котле (1), в результате чего внутренняя энергия воды увеличивается, и она превращается в пар. Далее, в выводных трубках (соплах 2), внутренняя энергия горячего пара под давлением преобразуется в кинетическую энергию вырывающихся из них струй пара. В свою очередь, кинетическая энергия струй пара преобразуется в механическую энергию — кинетическую энергию вращательного движения шара.

Ответ: Происходит следующая цепь преобразований энергии: химическая энергия топлива → тепловая энергия → внутренняя энергия пара → кинетическая энергия струй пара → механическая (кинетическая) энергия вращающегося шара.