Читайте также:
|
Тепловая машина — устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую работу (тепловой двигатель) или механическую работу в тепло (холодильник). Преобразование осуществляется за счёт изменения внутренней энергии рабочего тела (обычно пара или газа). Периодически действующий двигатель, совершающий работу за счет получаемого извне тепла- тепловая машина. Идеальная тепловая машина — машина, в кот произведённая работа и разница между к-вом подведённого и отведённого тепла равны. Работа идеальной машины описывается циклом Карно. Цикл Карно -идеальный термодина-мический цикл. Тепловая машина Карно обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Состоит из 2х адиабатических и 2х изотермических процессов.
Цикл Карно состоит из четырёх стадий: 1) Изотермическое расширение. 2) Адиабатическое расширение. 3) Изотермическое сжатие. 4) Адиабатическое сжатие. Одним из важных св-в цикла Карно является его обратимость: он может быть проведён как в прямом, так и в обратном направлении. КПД тепловой машины Карно зависит только от температур нагревателя и холодильника. Максимальный КПД любой тепловой машины, будет меньше или равен КПД тепловой машины Карно, работающей при тех же температурах нагревателя и холодильника. Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию пара в механическую работу. Принцип действия. Для привода паровой машины необходим паровой котёл. Расширяющийся пар давит на поршень или на лопатки паровой турбины, движение которых передаётся другим механическим частям. Значение. Паровые машины использовались как приводной двигатель в насосных станциях, локомотивах, на паровых судах, тягачах, паровых автомобилях и других транспортных средствах. Паровые турбины, формально являющиеся разновидностью паровых машин, до сих пор широко используются в качестве приводов генераторов электроэнергии.
Широкое применение паровых машин в промышленности началось после изобретения в 1774 году Д.Уаттом паровой машины, в которой работа совершалась без использования атмосферного давления, что значительно сократило расход топлива. Примерно 86 % электроэнергии, производимой в мире, вырабатывается с использованием паровых турбин. Тепловыми машинами являются двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, различные тепловые турбины и т.д. На современном транспорте используются все виды тепловых двигателей. В автомобилях, тракторах, самоходных комбайнах, тепловозах применяются поршневые двигатели внутреннего сгорания, в авиации — газовые турбины, на космических ракетах — реактивные двигатели.
13(2). Физические эффекты (эффект эжекции, гироскопический эффект, центробежная сила, эффект Доплера, акустическая кавитация, диффузия, гидростатическое давление) в машиностроении. Эффект эжекции заключается в том, что поток с более высоким давлением, движущийся с большой скоростью, увлекает за собой среду низкого давления. В процессе смешения двух сред происходит выравнивание скоростей, сопровождающееся, как правило, повышением давления (используется для повышения давления из отборов турбин; для отсоса воздуха из конденсатора; в системах воздушного охлаждения генераторов; в стендовых установках для испытания двигателей). Гироскопом (или волчком) называют массивное симметричное тело, вращающееся с большой скоростью вокруг оси симметрии. Гироскопический эффект - вращающиеся с большой скоростью тела способны сохранять неизменным положение своей оси вращения (с помощью гироскопа в вертолёте заглушаются различные вибрации и колебания вызванные его мощными двигателями и винтами, гироскопический эффект используется в колесах автомобиля). Центробежная сила - сила, которая при движении тела по кривой линии заставляет тело сойти с кривой и продолжать путь по касательной к ней. Центрб-ной силе противоположна центростремительная сила, заставляющая движущееся по кривой тело стремиться приблизиться к центру; от взаимодействия этих двух сил тело получает криволинейное движение. Эффект Доплера — изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника и/или движением приёмника (автосигнализации - обнаружение движущихся объектов вблизи и внутри автомобиля). Акустическая кавитация - кавитация, возникающая вследствие прохождения акустических волн. Находит применение, например при ультразвуковой очистке. Диффузия - взаимное проникновение соприкасающихся веществ вследствие теплового движения частиц в-ва (диффузионное насыщение металлами — поверхностное насыщение стали алюминием и другими элементами, один из методов упрочнения материалов). Гидростатическое давление - давление в любой точке покоящейся жидкости. Обусловливает гидростатическую силу (силу плавучести, силу поддержания) судна.
14(2). Эффект Доплера и его применение в технике и технологиях. Эффект Доплера - изменение воспринимаемой частоты колебания, обусловленное движением источника или приёмника волн. Если источник волн движется относительно среды, то расстояние между гребнями волн зависит от скорости и направления движения. Если источник движется по направлению к приёмнику, т.е. догоняет испускаемую им волну, то длина волны уменьшается, если удаляется — длина волны увеличивается. Эффект с точки зрения спектра.
Спектр -распределение излучения по длинам волн или частотам (ИК-длинноволновое-УФ-коротковолновое).
Применение ЭД: определение расстояния до объекта, скорости объекта, температуры объекта: * доплеровский радар: радар, который измеряет изменение частоты сигнала, отражённого от объекта. По изменению частоты вычисляется радиальная составляющая скорости объекта (для определения скорости летательных аппаратов, кораблей, автомобилей, гидрометеоров (например, облаков). *Астрономия: По смещению линий спектра определяют лучевую скорость движения звёзд, галактик и других небесных тел. По увеличению ширины линий спектра определяют температуру звёзд. * Неинвазивное измерение скорости потока: Измеряют скорость потока жидкостей и газов. Скорость определяется по рассеянию ультразвука на неоднородностях.
*Автосигнализации: Для обнаружения движущихся объектов вблизи и внутри автомобиля. * Определение координа.
15(2). Выделение информации на фоне помех. Использование явления резонанса для выделения полезного сигнала. Использование и применение явления резонанса в технике и технологиях. Всякая информация должна быть выражена каким-нибудь физическим сигналом. Однако всякий полезный сигнал сопровождается другими сигналами, представляющими собой для полезного сигнала помеху. Поэтому возникает проблема выделения полезного сигнала на фоне помех. Примером является вся радиотехник а, поскольку в эфире одновременно присутствует множество электромагнитных волн, но нужную информацию несет лишь одна из них, все остальные по отношению к ней являются помехами. Существует несколько способов выделения полезного сигнала на фоне помех: одна из них использование резонанса. Резонанс –явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней частоты с внутренней частотой колебательной системы.
Явление резонанса характерно для колебательных контуров, в которых энергия способна преобразовываться из одного вида в другой — из потенциальной энергии в кинетическую и обратно. В электрических колебательных контурах энергия преобразуется из потенциальной энергии электростатического поля конденсатора в кинетическую энергию электрического тока в индуктивности.
Колебательный контур состоит из последовательно включенных емкости С и индуктивности L, но кроме того в цепи всегда присутствует активное сопротивление R, поскольку индуктивность изготавливается в виде катушки провода, а провод всегда обладает активным сопротивлением. Резонансные цепи широко используются в радиотехнике для выделения из общего состава электромагнитных волн нужной частоты.
16(2). Квантовые эффекты в микромире. Виды спектров. Спектральный анализ и его применение в технике и технологиях. Излучение и поглощение электромагнитных волн атомами вещества подчиняется квантовым законам. При этом излучение характеризуется определенным спектром - набором частот электромагнитных волн. Спектры испускания соответствуют квантовым переходам с верхних уровней энергии на нижние, спектры поглощения — с нижних на верхние.
Оптические спектры — это спектры электромагнитного излучения в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазоне шкалы электромагнитных волн. Оптические спектры разделяют на спектра испускания (излучения), спектры поглощения, рассеяния и отражения. Оптические спектры испускания получаются от источников света разложением их излучения по длинам волн спектральными приборами. Спектры поглощения, рассеяния и отражения обычно получают при прохождении света через вещество с последующим его разложением по длинам волн. Оптические спектры разделяют на линейчатые, состоящие из отдельных спектральных линий; полосатые, состоящие из отдельных полос, охватывающих каждая определенный интервал длин волн, и сплошные, охватывающие широкий диапазон длин волн.Частота излучения или поглощения определяется законами: hv=E1-E2 где h = 6,625 • 1014 Дж/с — постоянная Планка; Е1 и E2 — энергии уровней, v— частота излучения (поглощения) электромагнитных колебаний.
Энергия излучения сплошных спектров (энергия излучения в единице объема) определяется законом Планка. Спектральный анализ — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др. По спектраль-ному анализу можно определить: *Химический состав, *Температуру, *Наличие магнитного поля, *Приближение/удаление поля, *Вращение тела. Спектральный анализ - главный способом контроля состава в-ва в металлургии, машиностроении, атомной промышленности. С его помощью определяют химический состав руд и минералов. В криминалистике он помогает определять орудие убийства. Еще шире его употребляют в медицине (для диагностирования, а также чтоб определять инородные в-ва в организме человека).
Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 46 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |