- Простой макет паровой турбины

kalser.ru Опыты по физике Простой макет паровой турбины
14.04.2012 07:58

Простой макет паровой турбины

frontpage_imageДемонстрация принципа действия паровой турбины. Этот опыт по физике может быть полезен школьникам по темам "Тепловое расширение тел", "Реактивное движение" и прочих. Идея опыта позаимствована из замечательной книги Якова Исидоровича Перельмана "Занимательная физика".

Согласно легенде, создание первой паровой турбины приписывается Герону Александрийскому. Конструкция Герона представляла собой резервуар с водой и рабочее тело - полый шар на подвесе с отведенными в сторону трубами. При закипании воды в резервуаре, потоки пара устремлялись сначала в шар, а затем по отведениям, тем самым придавая вращение рабочему телу.

g5

Идея реактивного движения за счет пара была настолько привлекательна, что даже великому Исааку Ньютону приписывали создание автомобиля на паровом двигателе:

g6

Наш опыт, как и у Герона, также будет основан на движении рабочего тела турбины за счет направленных в разные стороны быстрых потоков водяного пара. Однако резервуар и рабочее тело мы, для простоты, совместим воедино. Для воплощения идеи нам понадобится пустая яичная скорлупа, нить и источник тепла (мы используем парафиновую свечу).

g1

Несмотря на доступность компонентов, опыт довольно тудоемкий - получить пустую скорлупу с нужными отверстиями довольно сложно. Для начала хорошенько встряхнем полное яйцо, чтобы сделать его внутренности максимально однородными. Отмечаем будущие отверстия на скорлупе маркером. При помощи острого конца самореза аккуратно, скребущими движениями, без нажима, производим углубление в скорлупе. Расширяем получившееся отверстие. Вытерев насухо временно заклеиваем его лейкопластырем. Аналогично поступаем для получения второго отверстия, снимаем пластырь с первого. Создавая разность давлений в одном из отверстий, освобождаем яичную скорлупу. Прокаливая пустую скорлупу над свечой, избавляемся от пленки. Будьте внимательны - при нагреве скорлупы очень легко получить ожоги!

g2

g8Рабочее тело турбины (скорлупа) готово и теперь мы приступаем к сборке установки. Продеваем нить сквозь отверстия, например, при помощи иглы подходящей длины. Заполняем рабочее тело водой. Для этого можно использовать корпус шариковой ручки, как у нас. Закрепляем конец нити на подвес. Расстояние от пола до турбины подбираем таким образом, чтобы пламя горелки не оставляло копоти на скорлупе.

Источником тепла в нашей демонстрации служит парафиновая свеча. Надо сказать, что в "Занимательной физике" авторы опыта кораблика на паровой тяге советуют использовать в качестве топлива одеколон. Несмотря на необычность, этот ход оправдан тем, что удельная теплота сгорания спирта почти в 3 раза выше, чем у парафина! Другими словами, ждать закипания воды в случае парафиновой свечи придется намного дольше.

g3

В нашем опыте на закипание воды уходило 3-5 минут:

g7

Если отверстия в скорлупе получились слишком большими, можно лишнюю площадь залепить лейкопластырем. Итак, минуты ожидания позади, наша турбина начинает приходить в движение:

Напоследок отметим, что если читатель захочет поставить опыт по физике с моделью парохода, то парафиновую свечу лучше заменить либо спиртовой горелкой, либо веществом, с большей, нежели у парафина, теплотой внутреннего сгорания. Во-первых, значительно сократится время до закипания, а во-вторых, мощность парового двигателя также возрастет.

По материалам: Я. И. Перельман "Занимательная физика", "Наука", изд. 21-е испр. и дополненное, под ред. А. В. Митрофанова, 1982 г. том 2., стр. 23.

Комментарии  

 
+14 # Guest 14.04.2012 09:24
Пасхальный опыт по физике :)
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
+3 # kalser 09.08.2013 15:46
В качестве источника нагрева турбины можно использовать горелку (часть) от китайского фонарика. Естественно, это не должно помешать удачному запуску :))

Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 

(новое окно)

Как ввести формулу
Работает только для формы "Добавить комментарий" к материалу:
будет [img]http://latex.codecogs.com/gif.latex?t^2[/img]

YouTube-канал НИЯУ МИФИ >> YouTube-канал kalser.ru >>

Marvin and Milo Marvin and Milo
physics.org/marvinandmilo >>