Какие способы преобразовать тепловую энергию в механическую

способ преобразования тепловой энергии в механическую, способ увеличения энтальпии и коэффициента сжимаемости водяного пара

=== Скачать файл ===

Энергия это мера возможности совершить работу. Сжатая пружина в механических часах обладает энергией достаточной для работы часов в течении суток или более. Батарейки в детской игрушке позволяют ей работать в течении нескольких часов. Раскрутив детский волчок, можно сообщить ему энергию достаточную для вращения в течении некоторого времени. Энергия и работа связанные между собой понятия, единицей для их измерения служит Джоуль \\\\\\\\\\\\[Дж\\\\\\\\\\\\]. Одно из определений работы из курса физики:. Работой силы F на прямолинейном пути s, в случае когда направление силы и направление движения совпадают, называется произведение силы на путь. Сила тяжести G действующая на груз массой 1 кг рассчитывается по формуле:. Если груз отпустить, то под действием силы тяжести опустившись на 1 м груз может совершить работу. Другими словами тело массой 1 кг поднятое на высоту 1 м обладает энергией возможностью совершить работу равной 9. В данном случае речь идет о потенциальной энергии в поле силы тяжести. Движущиеся тело может, столкнувшись с другими телами, вызвать их движение совершить работу. В этом случае речь идет о кинетической энергии. Сжимая деформируя пружину, мы сообщаем ей потенциальную энергию деформации возможность совершить работу при распрямлении. В повседневной жизни мы наблюдаем непрерывное перетекание энергии из одного вида в другие. Подбросив мяч, мы сообщаем ему кинетическую энергию, поднявшись на высоту h, он приобретает потенциальную энергию, в момент удара о землю мяч подобно пружине сжимается, приобретая потенциальную энергию деформации, и т. Все выше перечисленные виды энергии относятся к механической энергии. Вторым, после механической, видом энергии, которым человек пользуется на протяжении почти всей своей истории является тепловая энергии. Наглядное представление о тепловой энергии человек получает с пеленок: Каждое физическое тело состоит из атомов или молекул, в жидкостях и газах они хаотично движутся, чем выше скорость движения, тем большей тепловой энергией обладает тело. В твердом теле подвижность молекул или атомов значительно ниже, чем в жидкости, а тем более в газе, молекулы твердого тела только колеблются относительно некоторого среднего положения, чем сильнее эти колебания тем большей тепловой энергией обладает тело. Этот процесс плавления наблюдал каждый, нагревая в руке кусочек льда. Продолжая нагрев, мы как бы разгоняем движущиеся молекулы, при достаточном разгоне молекула может выйти за переделы тела. Чем больше нагрев, тем больше молекул могут покинуть тело, в конце концов, передав телу достаточное количество тепловой энергии можно превратить его в газ. Такой процесс испарения протекает кипящем чайнике. Мельчайшей электрически заряженной частицей является электрон, который в ходит в состав любого атома. Для нейтрального атома суммарный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду ядра, а заряд всего атома равен нулю. Если удалить несколько электронов, то сумма зарядов электронов и ядра станет больше нуля. Если добавить лишних, то атом приобретет отрицательный заряд. Из физики известно , что два противоположно заряженных тела притягиваются. Если на одном теле сосредоточить положительный заряд удалить с атомов электроны , а на другом отрицательный добавить электроны , то между ними возникнут силы притяжения, но на больших расстояниях эти силы очень малы. Соединив эти два тела проводником например: Движущиеся электроны могут совершить работу например: В источнике электрической энергии происходит разделение положительных и отрицательных зарядов , замыкая электрическую цепь , мы как бы позволяем разделенным зарядам соединится , но при этом заставляем их выполнить необходимую нам работу. Самым первым источником энергии, который человек поставил себе на службу, были обыкновенные дрова для пещерного костра. При горении происходят химические реакции окисления. Самой распространенной и широко используемой, с древних времен и до наших дней, является реакция окисления углерода:. Углерод в ходящий в состав любого органического топлива уголь, дерево, нефть, газ , взаимодействуя с кислородом атмосферы , образует углекислый газ и выделяется тепловая энергия. Химические реакции могут происходить , как с поглощением , так и с выделением энергии, сама энергия может быть как тепловой так и электрической. В автомобильном аккумуляторе при работе происходит выделение электрической энергии, при зарядке происходит поглощение электрической энергии. Главная проблема научится превращать массу в полезную энергию. Первый шаг для решения этой проблемы человечество сделало , освоив военное и мирное использование энергии деления ядер. В самом первом приближении процессы, происходящие в ядерном реакторе, можно описать как непрерывное деление ядер. При этом масса целого ядра до деления больше массы получившихся осколков. Разница составляет примерно 0. Разумеется , до полного превращения массы в энергию еще очень далеко, но уже такое, не обнаруживаемое обычными весами, изменение массы топлива в реакторе позволяет получать гигантское количество энергии. Изменение массы топлива за год непрерывной работы в реакторе РБМК составляет приблизительно 0. В практике, когда мы говорим о источнике энергии нас, как правило, интересует его мощность. Поднять тысячу кирпичей на пятый этаж строящегося дома, можно краном, а можно и с помощью двух рабочих с носилками. И в том, и в другом случае совершенная работа и затраченная энергия одинакова, отличаются только мощности источников энергии. Мощность источника энергии машины , это количество полученной энергии совершенной работы в единицу времени. Как указывалось выше в окружающем нас мире происходит непрерывное преобразование энергии из одного вида , в другую. Подбросив мячик , мы вызвали цепочку преобразований механической энергии из одного вида в другой. Прыгающий мячик наглядно иллюстрирует закон сохранения энергии:. Энергия не может исчезать в никуда, или появляться из н и откуда, она может только переходит из одного вида в другой. Мяч, совершив несколько подскоков, в конце концов , останется неподвижным на поверхности. Поскольку первоначально переданная ему механическая энергия расходуется на:. Возможности по преобразованию и использованию энергии являются показателем технического развития человечества. Первым, используемым человеком, преобразователем энергии можно считать парус - использование энергии ветра для перемещения по воде, дальнейшие развитее, это использование ветра и воды в ветряных и водяных мельницах. Изобретение и внедрение паровой машины произвело настоящую революцию в технике. Паровые машины на фабриках и заводах резко увеличили производительность труда. Паровозы и теплоходы сделали перевозки по суше и морю более быстрыми и дешевыми. На начальном этапе паровая машина служила для превращения тепловой энергии в механическую энергию вращающегося колеса, от которого с помощью различного рода передач валы, шкивы, ремни, цепи , энергия передавалась на машины и механизмы. Широкое внедрение электрических машин, двигателей превращающих электрическую энергию в механическую и генераторов для производства электроэнергии из механической энергии, ознаменовало собой новый скачёк в развитии техники. Появилась возможность передавать энергию на большие расстояния в виде электроэнергии, родилась целая отрасль промышленности энергетика. В настоящее время создано большое количество приборов предназначенных, как для преобразования электроэнергии в любой вид энергии необходимый для жизнедеятельности человека: Как было сказано выше , производство электроэнергии является отдельной отраслью промышленности. В настоящее время наибольшую долю электроэнергии производят на трех видах электростанций:. При использование тепловой энергии пара , в цепочки преобразования энергии появляется возможность использовать часть тепловой энергии для обогрева показано пунктиром или для нужд производства. На предыдущем занятии мы рассмотрели виды энергии и возможности её преобразования из одного вида в другой, остановимся подробнее на тепловой энергии, поскольку она играет очень важную роль в процессах происходящих на АЭС. Как было сказано ранее, тепловая энергия, это энергия хаотического движения молекул или атомов в жидкостях и газах и колебательного движения молекул или атомов в твердом теле. Чем выше скорость этого движения , тем большей тепловой энергией обладает тело. Все мы сталкиваемся в нашей повседневной жизни с процессами передачи тепловой энергии от одного тела к другому, горячий чай нагревает стакан, радиатор отопления в квартире нагревает воздух и т. Исходя из определения тепловой энергии, можно дать определение теплообмену. Процесс передачи энергии в результате обмена хаотическим движением молекул, атомов или микрочастиц называется теплообменом. Из житейского опыта известно, что тепловая энергия или тепло передается от более горячего тела к более холодному, и кажется , вполне логичным принять за меру тепловой энергии температуру, однако это грубейшая ошибка. Температура тела является мерой способности к теплообмену с окружающими телами. Зная температуры двух тел , мы можем сказать только о направлении теплообмена. Тело с большей температурой будет отдавать тепло и остывать, а тело с меньшей температурой принимать тепло и нагреваться, однако количество передаваемой энергии определить, исходя только из температуры, невозможно. За примером далеко ходить не надо: D T — подогрев. Как правило в промышленных энергоустановках процесс преобразования энергии источника в тепловую происходит в одном месте котел для ТЭС, реактор для АЭС , а процесс преобразования тепловой энергии в механическую и далее в электрическую в другом, следовательно возникает проблема перемещения тепловой энергии в пространстве. Как можно передать тепловую энергию из одной точки пространства в другую? Нагревая один конец металлической проволоки можно заметить, что температура повышается по всей длине, причем, чем короче проволока, тем быстрее нагреется противоположная, не нагреваемая напрямую, часть. Нагревая проволоку с одной стороны, мы заставляем атомы и электроны в месте нагрева колебаться сильнее, колеблющиеся атомы и электроны вовлекают в колебание соседние атомы и электроны, происходит распространение тепловой энергии в твердом теле, в нашем случае в металлической проволоке. Такой способ передачи тепловой энергии называется теплопроводностью. Теплопроводность представляет собой процесс передачи теплоты в сплошной среде посредством хаотического движения микро частиц. Количество теплоты , передаваемое за счет теплопроводности зависит от физических свойств среды в которой происходит теплообмен. Каждое вещество обладает своим коэффициентом теплопроводности l Металлический прут длинной около метра помещенный одним концом в огонь, невозможно будет удержать в голых руках, деревянная палка такой же формы сгорит больше чем на половину, прежде чем сколь нибудь значительно нагреется. Чем больше разность температур D T между горячей и холодной точкой среды, тем большее количество тепла передается. Чем больше площадь поперечного сечения, тем большее количество тепла передается. Наверное, каждый знает, как вскипятить воду с помощью костра в деревянной посуде. Нужно бросать в воду раскаленные в огне камни. Нагретые камни сразу смачиваются водой и отдают ей свою теплоту. Процесс передачи тепла от камней к окружающей их воде похож на теплопроводность, но распределение тепловой энергии по объему воды носит другой характер. Рассмотрим, что происходит в объеме холодной воды , когда горячие камни нагревают ее часть вокруг себя. Из физики известно, что тела нагреваясь - расширяются, другими словам увеличивают свой объем, а поскольку масса остается постоянной, плотность снижается. Как гласит закон Архимеда тело с плотностью большей , чем плотность жидкости погружается, а с меньшей всплывает. Тоже самое можно сказать о нагретой жидкости, обладая меньшей плотностью, она начнет подниматься , перемешиваясь с холодными слоями в верхней части сосуда, которые, в свою очередь, начнут опускаться, через некоторое время температура по всему объему станет одинаковой. Конвективный теплообмен - перенос теплоты при перемещении и перемешивании более нагретых частиц среды с менее нагретыми. В примере, приведенном выше, движения было вызвано разностью плотностей горячих и холодных частей жидкости такая конвекция называется естественной или свободной. Если движение вызвано работой насоса или вентилятора, то конвекция называется вынужденной. Во многих современных АЭС отвод теплоты из реактора происходит путем принудительной прокачки воды, газа или жидкого металла через активную зону. Вещество, которое , нагреваясь , забирает теплоту от источника , называется теплоносителем. Опыты показывают, что теплообмен между телами возможен даже если они находятся в вакууме не соприкасаясь друг с другом. В этом случае виды теплообмена , описанные выше , не могут осуществляться. Как же происходит передача тепловой энергии в данном случае? Нагретое тело испускает электромагнитные волны, которые, как известно, могут распространяться в безвоздушном пространстве менее нагретое тело поглощает эти волны и нагревается. Теплообмен излучением - это передача тепловой энергии с помощью электромагнитных волн. В современных АЭС при нормальной работе теплообмен излучением пренебрежимо мал по сравнению с конвективным. Рассмотрев способы возможные теплообмена, вернемся к вопросу о передаче тепловой энергии в условиях АЭС или ТЭС. Как известно, на работающих станциях процесс преобразования энергии источника в тепловую происходит непрерывно и в случае прекращения теплоотвода произойдет неизбежный перегрев установки. Следовательно , наряду с источником , необходим потребитель тепловой энергии, который будет забирать тепло и либо преобразовывать его в другие формы энергии либо передавать его в другие системы. Передачу тепла от источника к потребителю осуществляется с помощью теплоносителя. На основании выше сказанного можно изобразить простейший тепловой контур, содержащий источник энергии, потребитель энергии, и тракты теплоносителя. Рассмотрим работу теплового контура для случая, когда теплоноситель не меняет своего фазового состояния не испаряется. Холодный теплоноситель поступает в устройство, являющиеся источником тепловой энергии для контура реактор АЭС, котел ТЭС , в нем он нагревается, забирая тепловую энергию. Горячий теплоноситель подается в потребитель тепловой энергии, на выходе из которого, мы вновь имеем холодный теплоноситель. В некоторых случаях температура теплоносителя на входе в источник и выходе из источника может быть одинакова. Например, в случае если в источнике тепловой энергии происходит кипение теплоносителя, как известно температура кипящей воды остается постоянной. Теплота отводится за счет изменения фазового состояния теплоносителя. Удельной теплотой парообразования вещества называется количество теплоты необходимое для того, чтобы перевести один килограмм данного вещества из жидкого состояния в газообразное.

Технический план изменений

Искусственный камень из акрила своими руками

Где можно получить инн в архангельске