Следующий раздел: 4. Высокие материи Выше по контексту: Проект Краткая Энциклопедия Физика (Вопросы Предыдущий раздел: 2. Электрический злодей и волшебное   Алфавитный индекс

Разделы

3. Энергия и ее сохранение


3.1 Энергия

Вопрос: Что такое энергия? Сколько формулировок существует?

Ответ: Значит так: На второй вопрос ответа, пожалуй нет -- сколько я бы формулировок не определил, всегда найдется еще одна, но я бы выделил две.

В словаре Ожегова по поводу что такое энергия сказано:

а) Одно из основных свойств материи -- мера ее движения, а так же способность производить работу.

б) Решительность и настойчивость в действиях (Взяться с энергией за что-нибудь).

Понятие энергии связывает воедино все явления природы. Одно из основных свойств энергии заключается в том, что она сохраняется.

(c) Балдин Е.М. E.M.Baldin@inp.nsk.su


3.2 Ионные двигатели

Вопрос: Я слышал про ионные двигатели. Используются ли они на ракетах?

Ответ: В энциклопедии ``Космонавтика'' (Москва, 1985) написано, что летные испытания ионных ракетных двигателей проводились в СССР по программе Янтарь в 1966-70, в США по программе СЕРТ в 1964 и 1970, по программе Снапшот -- в 1965

На стендах испытаны двигатели с мощностью 50 Вт, тягой 4,45 мН, удельным импульсом тяги 12,2 км/с, кпд 50%.

В книге ``Космические двигатели: состояние и перспективы" (Мир, 1988) на стр. 185 указано, что вследствие принципиальных ограничений по плотности ионного тока максимальная тяга одного модуля ионного двигателя сравнительно невелика (от 5 мН до 1 Н).

(c) Дистанционный консультационный пункт distant@ssl.nsu.ru


3.3 Вечные двигатели

Вопрос: Какие существуют вечные двигатели?

Ответ: Никакие. Но, несмотря на это, существует классификация вечных двигателей.

Вечный двигатель (perpetuum mobile) -- делится на вечные двигатели первого рода и второго рода. Причины, по которой их нельзя построить, называются первое и второе начала термодинамики. Осознание того, что создание вечного двигателя невозможно, подвигло Парижскую академию наук в 1775 году отказать в рассмотрении всех подобных проектов (основанием было примерно следующее: халявы не бывает).

Вечный двигатель первого рода предполагал работать без извлечения энергии из окружающей среды.

Вечный двигатель второго рода -- это машина, которая уменьшает энергию теплового резервуара и целиком превращает ее в работу без каких либо изменений в окружающей среде.

(c) Балдин Е.М. E.M.Baldin@inp.nsk.su


3.4 КПД двигателя

Вопрос: В учебнике по физике за 1994 год, написано, что КПД$ _{max}=44 \%$ -- имеют двигатели дизеля. Чему равно максимальное значение КПД двигателя на данный момент времени. Есть ли какое-нибудь достижение? Если есть, то учеными какой страны оно достигнуто?

Ответ: На настоящее время дизельные двигатели остаются наиболее эффективными с точки зрения кпд и длительности службы. Однако потребительский рынок постоянно требует их усовершенствования не только относительно КПД, но и экономии топлива, уровня шумов, чистоты выхлопов и стоимости. К настоящему времени, насколько известно, пока не удалось продвинуться в увеличении КПД, хотя в других отношениях имеется множество усовершенствований.

От чего зависит КПД двигателя? С одной стороны, КПД определяется степенью сжатия (компрессии), которая в свою очередь зависит от прочности узлов двигателя. Чуть выше давление, и что-нибудь может сломаться. С другой стороны, чем более энергоемкое топливо используется, тем больше КПД. Предел компрессии определяется конкретным топливом, т.е. давлением, при котором происходит зажигание топлива. (Принципиальное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, что в дизелях вместо искрового зажигания используется авто зажигание топлива повышением давления, а значит температуры). Кроме того, чем выше компрессия, тем более неоднородно давление в цилиндрах двигателя (из-за волн горения или детонации), что вызывает ``стук'' двигателя. Именно этот момент является ключевым. Можно повышать компрессию, достигая более высокого КПД, использовать более энергоемкие топлива, но очень важно, чтобы двигатель не ``стучал''. Это не только не комфортно, но и приводит к разрушению деталей. При разработке двигателей уровень вибрации изучается на специальных стендах, где можно медленно повышать степень сжатия, измеряя уровень шумов.

На современном рынке машин машины с дизельными двигателями являются наиболее эффективными. Они тратят на 20% топлива меньше и выбрасывают в атмосферу на 10% меньше углекислого газа по сравнению с бензиновыми двигателями. Последнее важно с точки зрения глобального потепления. Все ведущие автомобильные концерны работают над улучшением дизельных двигателей. Строятся теоретические модели двигателей. Вы можете через Интернет промоделировать ваш собственный двигатель, введя в готовую модель Ваши параметры. Во Франции принята национальная программа, предусматривающая постепенный, полный переход на дизельный транспорт. Концерны ``Рено'' и ``Пежо'' рассчитывают достигнуть к 2005г. для своих машин расхода топлива 6л/100км. Фирма Крайслер, разработала новые материалы для деталей двигателя, не уступающие стали по прочности и весящие на 50% меньше. Разрабатываются новые топлива, основанные на смесях, содержащих такие компоненты, как диметилэфир и диметоксиметан. Известный производитель двигателей MAN BW Diesel AG (Аугсбург) совместно с Техническим Университетом Мюнхена разрабатывает принципиально новый тип дизельного двигателя, который по оценкам позволит достигнуть степени сжатия 25, что, возможно, резко повысит КПД.


Источник: http://arc.engin.umich.edu/esim-docs/esim.shtml

(c) Дистанционный консультационный пункт distant@ssl.nsu.ru



E.M.Baldin@inp.nsk.su
23 Января 2000