Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2000 № 12

Двигатели… ЗМЗ-4026.10

Кол-во цилиндров… 4

Объем двигателя… 2,445 л

Система зажигания… электронная бесконтактная

Мощность двигателя… 100 л.с. при 4500 об./мин.

Расход топлива… от 9 до 11 л

Максимальная скорость… 120 км/ч

Почти каждый месяц в журнал приходит новая вариация на тему «двигатель, работающий на воде». Вот типичная схема его работы.

Электрогенератор дает ток и разлагает воду на водород и кислород. Эти газы используются в тепловом двигателе, который вращает электрогенератор.

Избыток его мощности идет на колеса автомобиля или иные полезные нужды (рис. 1).

Рис. 1

Появление таких проектов не удивительно (мы к нему еще вернемся). Тепловым двигателям школьный курс физики отводит столь скромное место, что человек не в состоянии здраво судить о моторе автомобиля. Изучение же азов термодинамики и вовсе проходит бесследно.

Например, положение о том, что переход теплоты в работу происходит лишь при наличии разности температур, в рамках школьного курса не может быть строго доказано.

Однако доверие к нему можно значительно укрепить при помощи демонстрационных экспериментов.

Описание некоторых из них можно найти в сборнике « Лекционные демонстрации по физике», авторы Грабовский М.А., Млодзеевский А.В., Телеснин Р.В., Шаскольский М П., Яковлев И.А ., под редакцией В.И.Иверневой (Москва, 1972 г.).

Прост и красив опыт В.К.Аркадьева.

На дне обычной прозрачной кюветы с водой установлена нагреваемая током спираль (рис. 2).

На дно кюветы бросают крупинки марганцовки и включают ток. Возникает конвекция, становятся видны ее восходящие токи.

Струйки окрашенной воды поднимаются вверх и, охлаждаясь, опускаются ко дну. Легко пояснить, что это круговое движение жидкости в принципе может совершать практически полезную механическую работу.

Плавно регулируя ток спирали, можно показать увеличение интенсивности конвекции. При помощи миниатюрной термопары или термистора, соединенных с демонстрационным гальванометром, можно измерить температуру и показать, что в верхней части кюветы она меньше, чем в нижней. Измерение позволяет уловить связь между интенсивностью нашего импровизированного теплового двигателя и разностью температур.

Для большей убедительности в заключение показа можно выключить ток и, дождавшись заметного замедления конвекционных токов, вновь усилить их, бросив в кювету кусочек льда. Тем самым удастся доказать, что процесс нуждается именно в разности температур, а каким образом она у нас получается, роли не играет.

Опыт показывают в проекции. Он хорошо получается при использовании диапроекторов «Свет» (см. «ЮТ» № 12, 1999 г.).

Спираль делается из куска нихромовой проволоки диаметром 0,4–0,5 мм и длиною 300 мм. Сила тока около 1 А.

Чтобы при падении в воду кристаллики марганцовки не окрасили ее, в кювету вертикально опускают стеклянную трубку, в которую заранее бросают марганцовку. Трубку вынимают, зажав верхний ее конец пальцем, вместе с находящейся в ней окрашенной водой.

Интересный опыт описан в книге В.Заворотова «От идеи до модели» (Москва, 1988 г.).

Прикрепите к резиновой ленте гирю такого веса, чтобы лента растянулась примерно вдвое. После этого направьте на нее струю теплого воздуха, например, от фена.

Вопреки ожиданию резина не удлинится, а сожмется. Тепло совершит работу по поднятию гири.

Происходит это за счет разности температур между первоначально холодной резиной и теплой струей воздуха. После того как резина уже нагрелась, новая механическая работа не совершается, сколько бы мы ни продолжали ее греть. Однако стоит охладить резину, как она вновь готова совершить работу. На этом принципе возможно создание разнообразных двигателей, использующих разность температур любого происхождения. Они могут работать от разности температур между речной водой и теплым летним воздухом или от тепла солнца и прохлады в тени.

Нетрудно понять, что эти двигатели перестают работать, как только разность температур пропадет.