Самостоятельная работа 6: тепловые двигатели

Начальный уровень
Отметьте, какое из следующих трех утверждений, каса¬ющихся работы теплового двигателя, правильное.
A. Вся энергия, выделившаяся при сгорании топлива, превращается в механическую энергию во время работы теплового двигателя.
Б. И двигатель внутреннего сгорания, и паровая турбина являются тепловыми двигателями.
B. Тепловые двигатели помогают бороться с загрязнением окружающей среды.
Отметьте, какое из следующих трех утверждений, каса¬ющихся работы теплового двигателя, неправильное.
A. В тепловом двигателе механическая энергия преобразуется во внутреннюю.
Б. Тепловые двигатели загрязняют окружающую среду.
B. В четырехтактном двигателе внутреннего сгорания превращение внутренней энергии
в механическую происходит во время такта «рабочий ход».
В легковом автомобиле используют двигатель внутреннего сгорания. Выберите правильное утверждение.
А. Впускной и выпускной клапаны двигателя внутреннего сгорания открываются одновременно.

Б. В двигателе внутреннего сгорания внутренняя энергия топлива превращается в потенциальную энергию автомобиля.
В. В выхлопных газах автомобиля содержатся вредные для окружающей среды вещества.
4. Выберите правильное утверждение относительно работы паровой турбины.
A. Паровые турбины используют на самолетах.
Б. Паровые турбины используют на автомобилях.
B. Мощные паровые турбины применяют на тепловых электростанциях.
5. Выберите правильное утверждение относительно работы реактивного двигателя.
A. Реактивные двигатели используют в легковых автомобилях.
Б. Ракета движется за счет того, что продукты сгора¬ния топлива с огромной скоростью выбрасываются из сопла ракеты назад.
B. КПД современных реактивных двигателей может превышать 100 %.
6. Выберите правильное утверждение относительно КПД тепловых двигателей.
A. В современных паровых турбинах КПД может достигать 100 %.
Б. КПД теплового двигателя тем выше, чем большая работа выполнена двигателем при одном и том же ко¬личестве теплоты, выделенной при сгорании топлива.
B. КПД современных двигателей внутреннего сгорания достигает 3—5 % .
Средний уровень
1. Приведите примеры превращения внутренней энергии пара в механическую энергию тела.
2. Какие двигатели называют тепловыми? Приведите при¬меры.
3. Где применяют двигатели внутреннего сгорания? Приведите примеры.

4. Каков принцип работы паровой турбины? Где ее исполь-
зуют?
5. Каков принцип работы реактивного двигателя? Где его
используют?
6. Почему в тепловых двигателях только часть энергии топ-
лива превращается в механическую энергию?
Достаточный уровень
1. Объясните принцип работы установ-
ки, показанной на рисунке. В каких
двигателях используется идея этого
опыта?
2. Объясните принцип работы установки, показанной на ри¬сунке. В каких двигателях используется идея этого опыта?
3. Какой такт работы четырехтактного дви-
гателя внутреннего сгорания изображен
на рисунке? Во время какого такта про-
исходит превращение внутренней энергии
топлива в механическую?
4. На рисунке изображено устройство, которое использует¬ся как тепловой двигатель. Главной его частью является кипятильник Франклина, состоящий из двух шариков, заполненных эфиром и соединенных между собой трубкой. В шарике К эфира больше, чем в шарике М. Кипятильник закреплен на оси АВ, которая, в свою очередь, закреп-
39

лена на стеклянной кювете, наполненной теплой водой. Кипятильник периодически колеблется, поэтому его шари¬ки поочередно погружаются в теплую воду. Как работает такой тепловой двигатель?
5. Посмотрите на рисунки двух опытов (полет детского воздушного шара и отклонение водопроводного крана с изогнутой трубкой). Что в этих опытах общего? В каких двигателях используются идеи этих опытов?
6. Какой такт работы четырехтактного дви¬гателя внутреннего сгорания изображен на рисунке? Опишите роль этого такта в работе двигателя.
Высокий уровень
1. Почему в паровой турбине температура отработанного пара ниже, чем температура пара, поступающего к лопаткам турбины? Поясните свой ответ.
2. Почему температура газа в двигателе внутреннего сгорания в конце такта «рабочий ход» ниже, чем в начале этого такта? Поясните свой ответ.
3. Как известно, температура выхлопных газов мотоцикла на выходе из глушителя в несколько раз ниже температуры, достигаемой в цилиндре двигателя. Почему? Поясните свой ответ.
4. В каком случае газообразная горючая смесь в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает большей внутрен¬

ней энергией: в начале такта «рабочий ход» или в конце его? Поясните свой ответ.
5. Изменяется ли давление пара при прохождении через па¬ровую турбину? Изменяется ли при этом скорость молекул пара? Поясните свой ответ.
6. В каком случае жидкое распыленное топливо в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает большей внут¬ренней энергией: в конце такта всасывания или в конце такта сжатия? Поясните свой ответ.
Домашние экспериментальные задания
Средний уровень
1. Зайдите у себя дома в кухню. Какие процессы вы сможете там наблюдать: плавление, кристаллизацию, испарение, конденсацию, кипение? Приведите примеры.
2. Поставьте на плиту две одинаковые кастрюли. В одну на¬лейте воду массой 0,5 кг, в другую положите снег такой же массы. Заметьте, сколько времени потребуется, чтобы вода в обеих кастрюлях закипела. Объясните результат опыта.
3. Налейте одинаковые количества воды в стакан и блюдце. Измерьте время, за которое вода в них испарится. Объясните разницу в скорости ее испарения.
4. Смочите два носовых платка и разложите их — один на столе, а другой на горячей батарее центрального отопления. Где платок высохнет значительно раньше? Почему?
5. В два одинаковых блюдца налейте одинаковые количест¬ва воды (например, 3—4 столовые ложки). Одно блюдце поставьте в теплое место, а другое — в холодное. Измерьте время, за которое испарится вода в том и другом блюдцах. Объясните разницу в скорости испарения.
6. Нанесите пипеткой на лист бумаги по 2—3 капли воды и спир¬та. Измерьте время, необходимое для их испарения. У какой жидкости силы притяжения между молекулами меньше?
7. Протрите руку одеколоном и помашите ею. Что вы при этом ощущаете? Объясните это явление.

8. Смочите два платка в воде и разложите их на столе. Направьте на один из них струю воздуха из вентилято¬ра — этот платок начнет высыхать буквально «на глазах», заметно быстрее, чем второй платок. Как это объяснить?
9. Перед носиком чайника с кипящей водой поместите ме¬таллический предмет (ложку, вилку, нож, холодный утюг). Проследите за образованием капель воды на этих предметах и объясните причины их появления.
Ю.Потрите один палец ваткой, смоченной водой, а другой — ваткой, смоченной одеколоном. Оба пальца почувствуют прохладу, но смоченный одеколоном — более сильную. Почему же пальцам стало прохладно и как объяснить отличие в ощущении прохлады?
11. Возьмите две ложки: одну холодную, другую — нагретую. Поместите в них по 3—4 капли воды. С какой из ложек быстрее испарится вода? Почему?
12.Зайдите в теплую комнату с холодной улицы в очках. Почему запотевают очки?
Достаточный уровень
1. Наберите из холодильника кусочки льда в кружку. С помо¬щью термометра, помещенного в кружку, пронаблюдайте за процессом плавления льда и последующим нагреванием воды. Ежеминутно фиксируйте показания термометра. По результатам измерений постройте график плавления льда и последующего нагревания воды.
2. Налейте в термос воду при температуре О °С, опустите кусок льда с такой же температурой. Проверьте, будет ли в термосе таять лед. Почему?
3. Изменится ли температура воды и как, если в ней рас¬творить поваренную соль? Проверьте и объясните данное явление.
4. Прикрепите к резервуару термометра ватку, смоченную одеколоном. Приведите термометр в колебательное дви¬жение и следите за его показаниями. Объясните, почему и как изменяются показания термометра.

5. Накройте крышкой кастрюлю с горячей водой. Через несколько минут снимите крышку — вы увидите на ней капельки воды. Объясните, как на крышке оказалась вода?
6. Наполните один стакан доверху горячим чаем, а дру¬гой — горячим бульоном. Проверьте, какая из жидкостей быстрее остывает. Почему?
7. Возьмите кусок хлеба или булки и попытайтесь разогреть. Почему при нагревании он не размягчается, а затвердевает?
8. Возьмите три термометра, два из которых оберните тонкой мокрой материей в один слой. Проверьте на опыте, что скорость испарения жидкости с поверхности тела зависит:
а) от его температуры; б) от движения воздуха над испаряющейся жидкостью. Объясните наблюдаемые явления.
Высокий уровень
1. В прозрачной баночке из-под лекарств расплавьте парафин или воск. Объясните, почему поверхность этих веществ в твердом и жидком состояниях находится не на одинаковом уровне. Опустите в расплав кусочек твердого парафина (воска). Плавает он или тонет?
2. Приготовьте охладительную смесь, смешав примерно одну весовую часть поваренной соли с тремя частями снега. Измерьте ее температуру. Заморозьте воду в пробирке с помощью охладительной смеси. Объясните полученный результат.
3. Возьмите большую кастрюлю с водой. Поместите в нее маленькую кастрюлю (тоже с водой) так, чтобы она пла¬вала, не касаясь дна большой кастрюли. Поставьте их на плиту и начните нагревать. Что будет с водой в маленькой кастрюле, когда в большой кастрюле вода будет кипеть? Почему? Бросьте в большую кастрюлю горсть соли. Что после этого произойдет с водой в маленькой кастрюле? Объясните наблюдаемое явление.
4. Пронаблюдайте за выходом пузырьков из газированной воды и объясните сходство этого процесса с кипением. Налейте газированную воду в стакан, подождите, пока опадет пена и в воде будут подниматься вверх только от-
43

дельные пузырьки, хотя жидкость содержит еще много
газа. Для ускорения его выхода необходимо образовать
центры кипения. Это можно сделать, бросив в воду ще-
потки сахарного песка или поваренной соли. Проследите
за процессом выхода пузырьков, опишите его и докажите
его сходство с процессом кипения.
5. Поставьте кастрюлю с водой на включенную плиту. Через
некоторое время у дна кастрюли начнут появляться пу-
зырьки. Почему незадолго до закипания воды в кастрюле
мы слышим характерный шум? Почему перед самым за-
кипанием он стихает?
6. На подошву утюга, расположенную горизонтально и прогре-
тую примерно до 300 °С, капните маленькую каплю воды.
Капелька, упав на утюг, отскочит от него, как мячик от
пола, а затем будет двигаться, не касаясь нагретой поверх-
ности. Пронаблюдайте и объясните поведение капли.
7. Налейте в пустую пластмассовую бутылку немного горя-
чей воды (см. рисунок). Она быстро испаряется, поэтому
водяной пар заполнит бутылку, вытеснив из нее большую
часть воздуха (чтобы увеличить площадь поверхности воды,
с которой происходит испарение, ополосните бутылку).
Вылейте воду, плотно заверните
крышку и подставьте бутылку под
струю холодной воды. Бутылка с
треском расплющится (см. рисунок).
Почему?
8. Доведите воду в колбе до кипения и плотно закройте колбу. Когда вода немного остынет, переверните кол-бу и начните поливать дно колбы холодной водой. Вода в колбе снова закипит, хотя ее температура сущес¬твенно ниже 100 °С (см. рисунок). Объясните этот опыт.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...