Transformarea căldurii în lucru mecanic

Transformarea căldurii în lucru mecanic

Un exemplu șocant

Căldura este căldura, energia cinetică a celor mai mici particule de materie. Este firesc să se poată face multă muncă cu această energie - dacă găsim calea.

Așezați pistonul într-un cilindru cu diametrul de 20 cm (бbra). Adăugați 210 ° C apă la piston. Cu greu ar fi putut crede că pistonul va împinge pistonul cu o forță de 6.000 de kilograme (60 de metri) în jurul moleculelor de vapori de apă în mișcare rapidă.!
Să presupunem că pistonul se deplasează cu 20 cm (0,2 m) mai mult.
Munca realizată este de 6000 kg . 0,2 m = 1200 m 2.

Acest lucru arată clar de ce invenția motorului cu aburi a fost un moment de cotitură în umanitate. Înțelegem că revoluția industrială a epocii moderne s-a desfășurat cu toată forța atunci când mașinile care convertesc energia termică eliberată în timpul arderii combustibililor în muncă au fost utilizate în proporții mari în producție.
Acest lucru s-a întâmplat doar în întreaga lume în secolul trecut și, așa cum am menționat deja, mașinile care utilizează energie naturală lucrează de 20 până la 30 de ori mai mult în lume astăzi ca și cum ar fi doar mușchi umani și animale.

Câteva date interesante

Cât de mult combustibil este consumat de motorul cu aburi?

Motorul cu aburi al lui Watt a transformat energia eliberată în epocă în doar o sutime dintr-un loc de muncă.
Dacă, de exemplu, 100 de HUF de cărbune au fost arși în acel motor cu aburi, atunci numai 1 forint în valoare de cărbune a fost ars, 99 de forinți s-au pierdut.
Spunem că factorul de eficiență al primului său motor cu aburi Watt este de 1%. O astfel de mașină convertește foarte puțin energia termică în lucru. Cu toate acestea, mașina Watt a consumat de trei ori mai puțin decât mașina rudimentară Newcomen folosită până atunci.

În cei 200 de ani de atunci, cea mai mare preocupare a fost îmbunătățirea motorului cu aburi pentru a nu risipi combustibilul într-o măsură atât de drastică.
Energia cărbunelui încălzit în cel mai perfect motor cu aburi alternativ de astăzi este de cca. 20% din această lucrare (бbra). Eficiența de 20% în loc de 1% este un rezultat frumos. Motorul cu aburi de astăzi folosește de 20 de ori mai puțin combustibil decât cel al lui Watt.

Un metru ar fi ridicat la doi metri înălțime de căldura bățului de chibrit

Nu ne vine să credem câți lucrători sunt în căldură, dintre care doar 20% sunt folosiți cel mai bine de motorul cu aburi. Un șir de meciuri scurte se stinge repede. Dar cu greu ne-am gândit că, dacă căldura generată de meci ar fi complet transformată în muncă, aceasta va crește de la 1 metru la 2 metri (următoarea figură).

Căldura generată de un singur chibrit are suficienți muncitori pentru a ridica o pungă de 80 de kilograme la o înălțime de 2,5 metri.

Două culori de un bănuț se potrivesc cu ușurință în buzunarele pieptului. Cântărește doar 5 decograme. Căldura generată în timpul încălzirii are o capacitate de lucru de 130.000 m 2.
Munca a 8 muncitori puternici într-un mușchi puternic lucrează în două culori!
Aceste exemple sunt surprinzătoare. Acum putem fi curioși cu privire la modul în care putem afla câți lucrători, când, de exemplu, 1 kg de cărbune este suficient în căldura căldurii sezonului? Cum putem spune că un exemplu cald ar putea ridica 100 de kilograme la câțiva metri înălțime? Niciunul dintre noi nu a văzut încă ridicarea caldă a greutății sau nu a făcut lucrări care pot fi exprimate în kilograme.

Măsurați echivalentul de căldură al căldurii

Este încă foarte ușor de măsurat. Toată lumea a experimentat deja că, atunci când ții strâns frânghia și frânghia îți alunecă în mână, creează atât de multă căldură încât îți poate arde pielea. Căldura este generată în timpul fricțiunii. Cantitatea de căldură generată este bine măsurabilă. Dar este, de asemenea, mai ușor de măsurat cantitatea de muncă efectuată în timpul fricțiunii.
Conține 1 litru de apă într-un recipient. Dacă partea din oală este frecată, se va dezvolta căldură și apa din oală va fi mai caldă. Un termometru poate fi folosit pentru a măsura creșterea temperaturii apei.

Dar cum să măsoare munca efectuată în timp ce frecați?
Înfășurați o frânghie moale în jurul vasului (бbra). La capătul frânghiei atârnăm o greutate de 427 kg. Această greutate aduce frânghia. Coarda alunecă pe peretele vasului, frecându-se de el.
Măsurătorile arată că temperatura de 1 litru de apă crește cu 1 ° C pe măsură ce se deplasează cu 427 kilograme la 1 m sub capătul dealului.
În timp ce deplasați 427 kilograme cu 1 metru în jos, 427 kilograme de muncă.
Dar, între timp, temperatura de 1 litru de apă crește cu 1 grad, deci se generează 1 kilogram de căldură calorică.
Așa că am aflat despre ce eram curioși:

1 kilogram de calorii corespunde la 427 m/m de muncă.

Câți lucrători sunt pe kg de culoare?

Acum este ușor. Cele mai frumoase calcule pot fi efectuate cu ajutorul datelor obținute.
De exemplu, să calculăm câți lucrători sunt capabili de 1 kg de bună calitate, 6000 de calorii! (următoarea figură)

1 kilogram de manoperă de bună calitate eliberează 20 de zile de lucrare a mușchilor (energie) a unui lucrător