Физика 8 класс учебник Перышкин, Иванов - страница 95

Тип: ГДЗ, Решебник.
Авторы: Перышкин И. М., Иванов А. И.
Часть: без частей.
Год: 2026.

Серия: (ФГОС).
Издательство: Просвещение.

Автор

Материал подготовила:

Юлия Иванова

Какие превращения энергии происходят в пушке Архимеда и героновом шаре?

Ответ:

1. Пушка Архимеда (паровая пушка)
    В пушке Архимеда энергия проходит через следующие этапы трансформации:
    Начало: Сначала энергия топлива (например, дров) в виде химической энергии преобразуется в тепловую энергию при горении.
    Нагрев воды: Полученное тепло передается воде в стволе пушки, увеличивая ее внутреннюю энергию и нагревая ее.
    Образование пара: Вода превращается в пар под высоким давлением, при этом внутренняя энергия воды трансформируется во внутреннюю энергию пара.
    Выстрел: При резком расширении пар в стволе преобразует свою внутреннюю энергию в кинетическую. Пар совершает работу, выталкивая снаряд, и передает свою кинетическую энергию снаряду, придавая ему скорость.
    Дополнительные потери энергии:
    — Часть энергии уходит в виде звука (звук выстрела).
    — Значительная доля энергии рассеивается в окружающую среду в виде тепла.
    Общая последовательность преобразований:
    Химическая энергия → Тепловая энергия → Внутренняя энергия пара → Кинетическая энергия снаряда.

2. Геронов шар (эолипил)
    В героновом шаре энергия трансформируется следующим образом:
    Нагрев воды: Химическая энергия топлива при сгорании превращается в тепловую, которая используется для нагрева воды в котле.
    Образование пара: Тепловая энергия увеличивает внутреннюю энергию воды, превращая ее в пар.
    Выход пара: Пар под давлением через трубку поступает в полый шар и выбрасывается наружу через изогнутые сопла.
    Реактивное движение: Внутренняя энергия пара преобразуется в кинетическую энергию реактивных струй пара, выходящих наружу.
    Вращение шара: Согласно третьему закону Ньютона (закону сохранения импульса), сила, возникающая при выбросе пара, заставляет шар вращаться. Таким образом, кинетическая энергия струй пара преобразуется в кинетическую энергию вращения самого шара.
    Общая последовательность преобразований:
    Химическая энергия → Тепловая энергия → Внутренняя энергия пара → Кинетическая энергия струй пара → Кинетическая энергия вращения шара.
    Вывод:
    Оба устройства наглядно демонстрируют, как тепловая энергия (полученная через пар) может быть преобразована в механическую энергию, приводящую в движение снаряд или вращающую шар. Они являются ранними примерами устройств, использующих принципы тепловых двигателей.

§ 26. КПД ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

   В предыдущих параграфах были рассмотрены устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания и паровой турбины. В каждом из этих двигателей энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, превращается в механическую работу. Однако часть энергии неизбежно теряется и не может быть использована полезно. Разберёмся, с чем связаны эти потери и познакомимся с количественной характеристикой эффективности преобразования энергии тепловым двигателем.
   В любом тепловом двигателе можно выделить три части: нагреватель, рабочее тело, холодильник. Рабочим телом обычно служит пар или газ. В нагревателе при сжигании топлива выделяется энергия, которая идёт на нагревание рабочего тела. Рабочее тело, расширяясь, совершает работу. Однако нам требуется не однократное расширение, а циклическая работа двигателя. Поэтому рабочее тело надо вернуть в исходное состояние, т. е. сжать его. При этом работа, затраченная на сжатие, должна быть меньше работы, совершённой при расширении. Для этого сжатие осуществляют, приведя систему в контакт с холодильником (телом с более низкой температурой). Холодильником может служить окружающая среда.
   Согласно закону сохранения энергии механическая работа, совершаемая двигателем, не может быть больше энергии, полученной от нагревателя. Часть энергии рабочее тело отдаёт холодильнику. Поэтому совершаемая работа меньше количества теплоты, полученного от нагревателя.

Конец страницы