Номер 2, страница 87 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. В чём различие в устройстве турбин и поршневых машин?

Основное различие между турбинами и поршневыми машинами заключается в принципе преобразования энергии в механическую работу и, соответственно, в их конструктивном исполнении. Эти два типа двигателей используют разные физические процессы и имеют принципиально разное устройство.

Поршневая машина (например, двигатель внутреннего сгорания или паровая машина)

В поршневой машине энергия расширяющегося рабочего тела (горячего газа, пара) преобразуется в механическую работу через возвратно-поступательное движение поршня. Это движение затем с помощью специального механизма трансформируется во вращательное движение выходного вала.

• Принцип действия: Рабочий процесс является циклическим и прерывистым. Он состоит из нескольких последовательных тактов (например, для ДВС: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск). Полезная работа совершается только во время такта рабочего хода, то есть энергия передается импульсами.
• Ключевые элементы устройства:
  • Цилиндр и поршень: Поршень движется внутри цилиндра, воспринимая давление рабочего тела.
  • Кривошипно-шатунный механизм (КШМ): Состоит из шатуна и коленчатого вала. КШМ преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
• Характер движения: Основной рабочий орган (поршень) совершает сложное возвратно-поступательное движение.

Турбина (например, паровая, газовая или гидравлическая)

В турбине потенциальная и кинетическая энергия непрерывного потока рабочего тела (пара, газа, воды) преобразуется непосредственно во вращательное движение ротора, который и является выходным валом.

• Принцип действия: Рабочий процесс является непрерывным. Поток рабочего тела постоянно воздействует на лопатки, закрепленные на роторе, заставляя его вращаться плавно и без пауз. Здесь нет отдельных тактов.
• Ключевые элементы устройства:
  • Ротор: Вращающаяся часть турбины, представляющая собой вал с дисками, на которых закреплены рабочие лопатки специального профиля.
  • Статор: Неподвижная часть, состоящая из корпуса и направляющих аппаратов (сопел), которые формируют и направляют поток рабочего тела на лопатки ротора под нужным углом и с необходимой скоростью.
• Характер движения: Основной рабочий орган (ротор) изначально совершает только вращательное движение.

Таким образом, если обобщить, главное различие в устройстве заключается в способе преобразования энергии в полезную работу:

• Поршневая машина использует прерывистое давление на поршень и сложный механизм для преобразования его возвратно-поступательного движения во вращение.
• Турбина использует непрерывное воздействие потока на лопатки для создания непосредственного вращательного движения ротора.

Ответ: Основное различие в устройстве турбин и поршневых машин состоит в их рабочих органах и принципе действия. В поршневой машине рабочим органом является поршень, совершающий возвратно-поступательное движение в цилиндре, которое затем преобразуется во вращение вала с помощью кривошипно-шатунного механизма; рабочий процесс при этом циклический. В турбине рабочим органом является ротор с лопатками, который сразу приводится во вращение непрерывным потоком рабочего тела (газа, пара или воды), воздействующим на эти лопатки. Таким образом, турбина напрямую преобразует энергию потока во вращение, минуя стадию возвратно-поступательного движения.