Номер 3, страница 214 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Примерные темы учебных проектов. I. История развития физики - номер 3, страница 214.

Условие.

• Из истории изобретения тепловых машин и двигателей. Работы И.И. Ползунова, Дж. Уатта, Р. Дизеля и др.

Решение.

История изобретения тепловых машин и двигателей — это цепь значимых открытий, в которой ключевую роль сыграли работы выдающихся инженеров и изобретателей. Вклад И.И. Ползунова, Дж. Уатта и Р. Дизеля был основополагающим для развития промышленности и транспорта.

Работы И.И. Ползунова
Иван Иванович Ползунов (1728–1766) — выдающийся русский теплотехник, создатель первой в России двухцилиндровой паровой машины непрерывного действия. В 1763 году он представил проект «огнедействующей машины», которая была значительно совершеннее существовавших на тот момент пароатмосферных установок Ньюкомена. Главной особенностью машины Ползунова была её универсальность: она предназначалась не для откачки воды, что было основной функцией её предшественников, а для привода воздуходувных мехов на металлургических заводах. Использование двух цилиндров, работающих поочерёдно, обеспечивало непрерывность действия. Мощность его установки составляла около 32 лошадиных сил, что было рекордом для того времени. К сожалению, изобретатель умер от чахотки за несколько дней до запуска своей машины в 1766 году. Несмотря на то что его изобретение не получило широкого распространения, работа Ползунова является примером новаторской инженерной мысли, опередившей своё время.
Ответ: И.И. Ползунов создал первую в России паровую машину непрерывного действия, которая была первым в мире паровым двигателем, спроектированным для привода заводских механизмов, а не для водоотлива.

Работы Дж. Уатта
Джеймс Уатт (1736–1819) — шотландский инженер, чьи усовершенствования паровой машины Томаса Ньюкомена послужили толчком к началу Промышленной революции. Уатт не изобрёл паровую машину с нуля, но его нововведения превратили её из громоздкого и неэффективного устройства в универсальный двигатель.
Ключевые изобретения Дж. Уатта:
1. Отдельный конденсатор (1765 г.). Это было самое важное усовершенствование. Уатт понял, что охлаждение и нагрев рабочего цилиндра на каждом цикле приводит к огромным потерям энергии. Он вынес процесс конденсации пара в отдельную ёмкость, что позволило поддерживать цилиндр постоянно горячим и повысило КПД машины более чем в два раза.
2. Паровая машина двойного действия (1782 г.). Уатт разработал систему, при которой пар подавался поочерёдно с обеих сторон поршня, заставляя его совершать рабочее движение как при движении вверх, так и вниз. Это удвоило мощность двигателя и обеспечило более плавную работу.
3. Преобразование движения. Для превращения поступательного движения поршня во вращательное Уатт применил планетарный механизм, а позже — кривошипно-шатунный. Это позволило использовать паровую машину для привода станков, мельниц и другого фабричного оборудования.
4. Центробежный регулятор (1788 г.). Это устройство автоматически поддерживало постоянную скорость вращения вала, что было критически важно для работы промышленных станков.
Ответ: Дж. Уатт кардинально усовершенствовал паровую машину, изобретя отдельный конденсатор, создав машину двойного действия и механизм преобразования движения, что сделало её эффективным и универсальным двигателем, давшим старт Промышленной революции.

Работы Р. Дизеля
Рудольф Дизель (1858–1913) — немецкий инженер, изобретатель двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, который носит его имя. Его целью было создание двигателя с максимально возможным термическим КПД, приближенным к идеальному циклу Карно.
Принцип работы двигателя Дизеля коренным образом отличается от бензинового двигателя:
1. Воспламенение от сжатия. В дизельном двигателе отсутствует система зажигания (свечи). В цилиндр всасывается и сильно сжимается только воздух. В результате сжатия его температура поднимается до 700–800°C.
2. Впрыск топлива. В конце такта сжатия в камеру сгорания под высоким давлением впрыскивается топливо, которое мгновенно самовоспламеняется от контакта с горячим воздухом.
Благодаря очень высокой степени сжатия, дизельный двигатель обладает значительно более высоким КПД (35-50% и выше) по сравнению с бензиновыми двигателями и, тем более, паровыми машинами. Первый успешно работающий прототип был создан в 1897 году. Высокая экономичность и способность работать на дешёвом, тяжёлом топливе определили его широкое применение на судах, локомотивах, грузовых автомобилях, тракторах и в стационарных электрогенераторах.
Ответ: Р. Дизель изобрёл двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, главным преимуществом которого является высокий коэффициент полезного действия, что обусловило его широкое применение в транспорте и энергетике.