Презентация по физике "История тепловых двигателей"

• 1 слайд

  ИСТОРИЯ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
  Учитель физики
  КОГОКУ «ВСШ пгт. Лесной Верхнекамского района»
  Варина Полина Ивановна
  

• 2 слайд

  ПУШКА АРХИМЕДА
  Говорят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III веке до н.э., великий греч. механик и математик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара.
  Рисунок пушки Архимеда и ее описание были найдены спустя 18 столетий в рукописях великого итал. ученого, инженера и художника Леонардо да Винчи.
  

• 3 слайд

  Как же стреляла эта пушка?
  Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро.
  

• 4 слайд

  ГЕРОНОВ ШАР
  сосуд с водой, из которого вода выгоняется избыточным давлением воздуха.
  

• 5 слайд

  H2 O
  ЭОЛИПИЛ
  – первая паровая машина I – II вв. н.э
  Создатель – Герон Александрийский
  Q
  

• 6 слайд

  ПЕРВЫЕ ПОПЫТКИ
  Появление тепловых двигателей связано с возникновением и развитием промышленного производства в начале XVII в. главным образом в Англии. Копи, в которых добывали руду, нуждались в устройствах для откачки воды. Глубина шахт стала достигать 200 м. Эту работу выполняли животные на ступальных колесах. Приходилось держать до пятисот лошадей на одном руднике.   Эта чисто практическая задача и стала причиной того, что первым тепловым двигателем стала машина для откачки воды.
  

• 7 слайд

  «ОГНЕННАЯ» МАШИНА
  ТОМАСА СЕВЕРИ
  В 1698 г. Томас Севери, шахтовладелец, получил патент № 356 с формулировкой, что он выдан на устройство «для подъема воды и для получения движения всех видов производства при помощи движущей силы огня...»
  

• 8 слайд

  …
  Впоследствии машина Севери
  была усовершенствована
  Дезагюлье, предложившим
  охлаждать пар в сосуде путем впрыскивания в него воды. Это существенно увеличило частоту рабочих циклов. Одна из таких машин была выписана Петром I и
  установлена
  в Летнем саду. 
  

• 9 слайд

  ДЕНИ ПАПЕН
  Вклад Папена в науку и техникуне
  ограничивается работами над
  созданием паровой машины. До сих
  пор успешно применяется его изобретение - автоклав. Ему же принадлежит изобретение предохранительного клапана. Известны его работы по изучению свойств водяного пара. На родине Папена, в маленьком французском городке Блуа, ему установлен красивый памятник. На вершине лестницы мраморный пьедестал, на котором стоит бронзовая фигура, прижимающая к боку цилиндр паровой машины.
  

• 10 слайд

  МАШИНА ПАПЕНА
   Папен построил цилиндр 1, в котором вверх и вниз свободно перемещался поршень 2. Поршень был связан тросом, перекинутым через блок, с грузом 4.
  В нижнюю откидывающуюся часть цилиндра насыпали порох, который затем поджигали. Образовавшиеся газы, стремясь расшириться, толкали поршень вверх. После этого цилиндр и поршень с наружной стороны обливали холодной водой. Газы в цилиндре охлаждались, и их давление на поршень уменьшалось. Поршень под действием собственного веса и внешнего атмосферного давления опускался вниз, поднимая при этом груз. Двигатель совершал полезную работу.
  Для практических целей он не годился: слишком уж сложен был технологический цикл его работы (засыпка и поджигание пороха, обливание водой, и это на протяжении всей работы двигателя). Кроме того, применение подобного двигателя было далеко не безопасным. Однако нельзя не усмотреть в первой машине Папена черты современного двигателя внутреннего сгорания.
  

• 11 слайд

  МАШИНА
  ТОМАСА НЬЮКОМЕНА
  Вслед за Севери паровую машину (также приспособленную для откачивания воды из шахты) сконструировал англ. кузнец Т.Ньюкомен. Он взял цилиндр с поршнем Папена, но пар для подъема поршня получал, как и Севери, в отдельном котле.
      Высотой машина была с четырех - пятиэтажный дом и, следовательно, исключительно «прожорлива»: пятьдесят лошадей еле-еле успевали подвозить ей топливо. Обслуживающий персонал состоял из двух человек: кочегар непрерывно подбрасывал уголь в «ненасытную пасть» топки, а механик управлял кранами, впускающими пар и холодную воду в цилиндр.
  

• 12 слайд

  «ОГНЕДЕЙСТВУЮЩАЯ» МАШИНА
  ИВАНА ПОЛЗУНОВА
  Машина предназначалась для воздуходувных мехов, нагнетающих воздух в плавильные печи. Главной ее особенностью было то, что рабочий вал качался непрерывно, без холостых пауз. Это достигалось тем, что Ползунов предусмотрел вместо одного Цилиндра, как это было в машине Ньюкомена, два попеременно работающих. Пока в одном цилиндре поршень под действием пара поднимался вверх, в другом пар конденсировался, и поршень шел вниз. Оба поршня были связаны одним рабочим валом, который они поочередно поворачивали то в одну, то в другую стороны. Рабочий ход машины осуществлялся не за счет атмосферного давления, как у Ньюкомена, а благодаря работе пара в цилиндрах.
  

• 13 слайд

  …
  Свою машину И. И. Ползунов начал строить в 1764 г. Машина была изготовлена в декабре 1765 г., а в мае 1766 г. ее создатель умер от чахотки. Машина была испытана уже после его смерти в октябре 1766 г. и работала, в общем, удовлетворительно.   Как всякий первый образец, она нуждалась в доработке, к тому же в ноябре обнаружилась течь котла. Но изобретателя не было в живых, а без него устранением недостатков никто не занимался. Машина бездействовала до 1779 г., а затем была разобрана.
  

• 14 слайд

  ПАРОВАЯ МАШИНА УАТТА
   В 1782 г. английский изобретатель Джемс Уатт (1736—1819) построил паровую машину. В ней имелся один цилиндр с поршнем (См.рис.). Пар впускался попеременно то с одной стороны поршня, то с другой. Это достигалось к результате применения специального механизма, который затем был заменен золотником.
  

• 15 слайд

  …
  Уатт продолжал совершенствовать паровые двигатели. Задумывался он и о паромобилях. Но Уатт рассчитал, что сделать компактный пригодный для самоходного экипажа паровой двигатель можно только при высоком давлении в котле – до 8,3 атм. при толщине  медных стенок в 6,35 мм. И, решив, что это крайне небезопасно (котел может попросту взорваться!), Уатт, по сути остановил развитие паромобилей в Великобритании на целых 32 года – на срок действия своего патента!
  

• 16 слайд

  КОНЬО НИКОЛА ЖОЗЕФ
  Коньо начал постройку собственной паровой машины. Но так как получавшиеся конструкции были слишком велики, изобретатель вскоре был вынужден прекратить работы, на которые уже не хватало средств, а попытки добиться дополнительного финансирования от правительства не дали результата.
  

• 17 слайд

  МАШИНА КОНЬО
  

• 18 слайд

  МОТОЦИКЛ ПЕРРО
  

• 19 слайд

       СТРОИТЕЛЬСТВО ПАРОВОЗОВ
  Р. Тревитик был инженером-угольщиком из Корнуолла. Там во многих шахтах были железные рельсы для вагонов.
  
  В 1804 г. Тревитик приделал к паровому двигателю Уатта специальные колеса. Получился первый паровоз. Вскоре паровозы вовсю дымили не только в шахтах, но и на поверхности.
  

• 20 слайд

  СТРОИТЕЛЬСТВО ПАРОВОЗОВ
  Первая пассажирская железная дорога была открыта в 1825 г. на севере Англии — между Стоктоном и Дарлингтоном. По ней ходили паровозы «Движение», созданные Джорджем Стефенсоном. В 1829 г. лучший из его паровозов — «Ракета» — с грузом в 20 тонн развивал скорость до 40 км /час.
  

• 21 слайд

  …
  В России первый паровоз построен в 1833 г. отцом и сыном Черепановыми
  

• 22 слайд

  ПЕРВЫЕ ПАРОХОДЫ
  Первый пароход - "Клермонт" построен в 1807 в США Р. Фултоном. В России один из первых пароходов - "Елизавета" (для рейсов между Санкт-Петербургом и Кронштадтом)
  сооружен
  в 1815
  

• 23 слайд

  ПАРОВОЙ САМОЛЕТ
  Клеман Адер, в 1890 г. построил паровой самолет «Эол»  или "Авьон1". Его крылья были сделаны из бамбуковых шестов, обтянутых плотной тканью, и настолько копировали крылья летучей мыши, что даже складывались вдоль корпуса. Самолет пролетел по прямой над парижским велотреком 50 м.
      В 1897 г. усовершенствованная модель продержалась около 300 м, но упала и разбилась. Военное министерство, израсходовав
  на опыты 200000 франков,
  отказалось от планов создания
  "воздушной армии". Удрученный
  неудачей, Адер больше
  не принимался за свои
  опыты.
  

• 24 слайд

  ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА
  Первый патент на двигатель, использующий нагретый воздух, выдан в Великобритании в 1816 г. пастору Роберту Стирлингу. Изготовление двигателей Стирлинга началось в 1818 г. их  применяли там где не годились громоздкие паровые машины.
  

• 25 слайд

  ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
  1876 год – Николаус Отто.
  Один из самых распространенных тепловых двигателей существующий в двух вариантах: в виде бензинового ДВС и дизеля. Сегодня проектируются ДВС, в которых в качестве горючего будет использоваться водород. Основная часть ДВС - один или несколько цилиндров, внутри которых происходит сжигание топлива. Отсюда, и название двигателя.
  

• 26 слайд

  ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ДВС
  1-ый такт - впуск (всасывание) . Поршень, двигаясь вниз, засасывает в цилиндр горючую смесь.
  2-ой такт сжатие. Впускной клапан закрывается. Поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь.
  3-ий такт рабочий ход. Смесь поджигается электрической искрой свечи. Сила давления газов (раскаленных продуктов сгорания) толкает поршень вниз. Движение поршня передается коленчатому валу, вал поворачивается, и тем самым совершается полезная работа.
  4-ый такт выпуск (выхлоп). Открывается выпускной клапан, отработанные продукты сгорания выбрасываются через глушитель в атмосферу
  

• 27 слайд

  ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  После знакомства с основами теории тепловых машин, Дизель Рудольф увлекся идеей увеличения КПД паровой машины. Немецкий инженер Р. Дизель получил патент на это изобретение в 1892 и сумел заинтересовать им два ведущих завода Германии. К 1897 двигатель был изготовлен, испытан и поступил на рынок.
  

• 28 слайд

  РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  Двигатель внутреннего сгорания, в котором энергия сгорающих газов преобразуется в механическую с помощью ротора, совершающего вращательное или вращательно-возвратное движение относительно
  корпуса. Идея создания
  была впервые выдвинута
  в 16 в. Первая попытка
  постройки действующего
  образца относится к 1799,
  однако практически пригодные
  двигатели появились лишь в 1957
  

• 29 слайд

  
       РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  Двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги путём преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела; в результате истечения рабочего тела из сопла двигателя образуется реактивная сила в виде реакции (отдачи) струи, перемещающая в пространстве двигатель и конструктивно связанный с ним аппарат в сторону, противоположную истечению струи. В кинетическую энергию реактивной струи в могут преобразовываться
  различные виды энергии
  (химическая, ядерная,
  электрическая, солнечная).
  

• 30 слайд

  СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!