Landsberg-1985-T1

реднее отверстие (это пока:зано стрелками) и попадает в

компрессор, состоящий из ряда лопаток, укрепленных на вращающихся колесах. Компрессор гонит воздух вдоль

оси двигателя, уплотняя его при этом. После компрессора

воздух поступает в камеру, в которую -впрыскивается

. /}прыск tтlОПЛIlОCl

I

Рис. 529. Схема устройства реактивного двигателя

горючее. Получается горючая смесь, которая воспламе­ няется, образуя газы высокой температуры и высокого

давления. Газы направляются к выходному соплу, по пути

приводя В действие газовую турбину, вращающую ком­

прессор, а затем вырываются через сопло из заднего от­

верстия двигателя. Как было объяснено в § 187, газы,

покидающие двигатель и получающие огромную скорость

в направлении назад, действуют на самолет с силой реакции,

направленной вперед. Эта сила и приводит в движение

самолет.

§ 326. Передача теплоты от холодного тела к горячему. Мы убедились на ряде примеров, что работа производится

'тогда, когда теплота переходит от горячего тела (нагре­ вателя) к холодному (холодильнику), причем холодильник

получает меньше теплоты, чем отдает нагреватель. Внут­

ренняя энерГI1Я нагревателя убывает не только потому, что

он передает теплоту холодильнику, но также и потому,

ЧТО производится работа.

Выясним, при каких условиях имеет место обратный

процесс - передача теплоты от холодного тела к горя­

чему?

Примером таксго рода могут служить Хол.одильные машины, применяемые в пищевой промышленности (длЯ

изготовления мороженого, для хранения мяса и т. п.).

Схема устройства компрессорной холодильной машины является обратной устройству паросиловой установки.

592

Она показана на рис. 530. Рабочим веществом в холодиль­

ной машине обычно служит аммиак (иногда углекислый газ, сернистый ангидрид или какой-либо из галоидоводо­

родов, -получивших специальное название «фреоны»). Ком­

прессор 1 нагнетаеТ,пары аммиака под давлением 12 атм

в змеевик 2 (он COOТBeтc:rBYeт конденсатору). При сжатии

' ----..... Рассол

ОХЛdЖUГlЮЩfJlI 60Dа

Рис. 530. Схема устройства компрессорной холодильной машины

пары аммиака нагреваются, и их охлаждают в баке 3 про­ точной водой. Здесь'пары аммиака обращаются в жидкость. Из змеевика 2 аммиак через вентиль 4 поступает в другой змеевик 5 (испаритель), где давление около 3 атм.

При прохождении через вентиль часть аммиака испа­

ряется ,И температура понижается до -100с. Из испари­

теля аммиак отсасывается KOMQpeccopoM. Испаряясь, ам­ миак заимствует теплоту, необходимую для испарения, от окружающего испаритель соляного раствора (рассола).

Вследствие этого рассол охлаждается примерно до -8 ос.

Таким образом, рассол играет роль холодного тела, отда­

ющего теплоту горячему телу (проточной воде в баке 3).

Струя охлажденного рассола направляется по трубам в охлаждаемое помещение. Искусственный лед получают,

погружая в рассол металлические коробки, наполненные

чистой водой.

Кроме компрессорных холодильных машин, для бытовых целей пр!!.­ меняют абсорбционные холодильные машины, где сжатие рабочего

газа .достигается не при помощи компрессора, ,а путем абсорбции (по­

глощения, растворения) в подходящем вещеСТl3е. Так, в бытовом хо­ лодильнике (рис. 531) крепкий водный раствор аммиака (NНз) нагрева­

ется электрическим током в генераторе 1 и выделяет ГI!300бразиый ам-

593

ми.а*. давлен.ие. KOroporO ДОСТиr8еТ 20 aТlt. Гasообразный a:мblWIX после осушки св осушителе, не показанном на схеме) конденсируется в хон­ денсаторе 2. Сжиженный аммиак поступает в испаритель 3, rne он виовь

превращается в газ, заимствYR У испарителя значителЬJl()e ХOJ1l1чество

теплоты. Газообразный amrиак абсорбируется (растворА'еТСИ в воде) в абсорбере 4; где, таким образом, вновь образуеТСJl крепкий рш.:твор аммиака, который перетекает в генератор 1, вытесняя оттуда обеднен­ ный" (после выделеиия газа) p~op в абсорбер. Так осуществ~ не­ прерывный цикл, причем внутри охлаждаемого объема (шкафа) помеща­

ется испаритель (сильно охлаждаемый при испарении аммиака), а все

сжижается, а в испарителе он испаряется, хотя температура испарите.IlЯ

ХОl7lJfJцльныi1

шкаф

Лоt7О8/Jе8

растtJощz NН з

~ {J008

Рис. 531. Схема устройства абсорбционной холодильной машины

ниже, чем температура конденсатора? Это достигае~я благодаря тому, что вся система заполнена водородом при давлеиии около 20 атм. к.огда

нагревают генератор, то газообразный аммиак выделяется из кипящего

раствора, причем давление его доходит примерно до 20 атм. Аммиак вы­

тесняет водород из верхней части генератора и конденсатора в испари­

тель и абсорбер. Таким образом, аммиак в конденсаторе находится под

собственным высоким давлением и поэтому сжижается при тщneрату­ ре, близкой к комнатной, в нспаритель же жидкий аммиак попадает под низким парциальRыM давлением, а находящийся в испарителе водо­ род обеспечивает нужное суммарное_давление, равное давлению в кон­

денсаторе и других чаСТЯХ системы.

Смесь водорода и газообразного аммиака из испарятеля переходит в абсорбер, где аммиак растворяется в воде, что вызывает нагревание раствора, а водород прохо.ци:т сквозь теплый раствор и, нагревшись там,

переходит БJtaroдаря -Jj:ОНБеКЩIИ в холодный испаритель. На место же

растворившегОС1ll аммиака в испарителе испаряются его новые порции,

вызывая ДЗJIьнейшее охлаждение испарителя. Преимущество этой кои- .

етРУIЩИИ состоит в отсутствии движущихся механических частей. Цир­ куляция аммиачнoro pacrвopa (между 1 и 4) и циркуляции водорода

s94

ОТВЕТЫ И РЕШЕНИЯ К У'nРАЖНЕНИЯМ

5.1.Точки оси цилиндра. 9.1. 25 см. 9.2. 6 м/с. .12.2. 10 м. 12.3. s=so+vt.

12.4.s=so+v(t-to)' 12.5.2,7 с; -2 м; 0,75 м/с. 12.6.60 мин; 40 км. 12.7.

1 ч. 12.8. Нуль. 14.2. 40 км/ч. 19.1. 1) (2+2t/3) м/с; II) (6-3t/2) м/с;

Ш) (-6+31) м/с; IV) (-1-/) м/с. 22.1. s=(V2-vg)/2а; v=Vv~+2as.

22.4. 330 м. 22.5. 4 м/с. 22.6. Около 14 м/с. 22.7. 32 м. 24.1. 500 км. 28.2. 2 км. 28.3. 12 ч. 28.4. В два раза. 28.5. 10 м/с. 28.6. а) 10 м/с; б) Нуль. 28.7.2 ч 40 мин. 45.1. 1,5·106 Н. 45.2. Около 3 с. 47.1. 9,8 Н. 47.2. от­

ношение путей равно обратному отношению масс. 51.1.4 м/с. 54.1.15 м.

54.3. а) и=V2gh; б), в) и=V v~+2gh. 54.4. 15 м; 20 м/с. 54.5. Примерно

в1,4 раза. 54.6. 45 м. 72.2. 49 Н; 69 Н. 72.3. 17,3 кН. 72.4. 14°; 101 Н.

73.1.ВС: 10 Н; СО: 11,6Н; CD: 5,8 Н; DE: 10 Н. 74.1. m=M/V2=1,4 кг;

109.1.96 %. 109.2. Около 4500 Дж. 109.3. 69 %. 109.4.54%. 109.5.43 кН. 109.6. Нет. 112.1.25 м/с; через 1,5 с. 112.2. 4,5111/С. 113.1. 7 м/с и 9,8 м/с;

4,9 м. 113.2. 45 м. 115.1. 1/2. 115.2. Угловая скорость часовой стрелки

вдвое больше угловой скорости вращения Земли. 116.1. 33 Н. 116.2. 7,7 м/с. 118.1. Около 4c- 1 • 119./. Приml/m2=Г2/Гi, т. е. если обший центр тяжести нахuдитсяв точкеО. 119.2.14,8 Н. 119.3. 7 рад/с. 120.1.

v=Vrg/2; v=Vrg. 124.1. На 16,4%.124.2.101 Н. 124.3. Искомая точка

отстоит от центра Луны на 0,1 расстояния между Землей и Луной. 125.1.

С первой космической скоростью. 125.2. На расстоянии, равном 6,62 ра­ диуса Земли, от центра Земли, т. е. на высоте около 36 000 км над по-

верхностью Земли. 128.1. tg a=w/g; T=mVa2+g2 .' 128.2. Р=mш.

134.2. При T~80 мин. 140.1.0,9 л. 148.1. Да. 152.1. 10 м; 40 м. 153.1. 168 см. 154.1. На 27,2 мм. 155.1. 5,5 атм. 155.2. 29 м. 160./. 12,29 Н. 160.2. 8,88 Н. 160.3.'4 м. 160.5. 4,26 г на чашку, где подвешена медь. 161.1.2,3·103 кг/м3. 161.~. P=Pl(G-G.J/(G-G1), где Pl и p~ - плотно-

596

сти воды И исследуемой жидкости. 161.3.0,9\·103 кг/м3. 161.4.0\24.

·\03 кг/мВ. 162.4. 0,8. 162.5. 0,43; шарик немного поднимется. 162.6.

4,6 кг. 162.7. а) 0,736; б) 0,054. 169.1. Давление жидкости быстро па­

дает при ее расширении; поэтому, расширяясь, сжатая ЖИДКость может

произвести лишь незначительное' расширение тканей. 172.1. Вода- 73 см; ртуть - 5,3 см. 173.1. На 70 см. 174.1. Увеличить деления в два

раза. 174.2. Около 67 кг. 175.1. Наружу. 177.1. Приблизительно на

\ Н. 177.2. Нет. 178.1. 1000 кг; 865 кг. 195.1. Увеличивается. 195.2.

Сталь расширяется больше дерева. 195.3. Нет. 195.4. Между стеклом и

проволочкой может образоваться зазор (течь). 195.5. Жидкость в гор­

лышке колбы начала бы подниматься сразу после опускания колбы в

горячую воду; общая высота поднятия уровня жидкости в горлышке

была бы больше. 195.6. Снизу. 196.2. Около 99°F. 197.1.555 мм. 197.2. От -10 ос до+50 Сс. 197.3. 19,96 мм. 199.1.50,12 мл. 200.1. 1,1 ·10-3 K-l.

203.1. Если скорость опускающихся грузов мала, то при подсчете изме­ нения механической энергии можно пренебречь кинетической энергией грузов и считать, что результатом произведенной работы является только изменение температуры в сосуде. 209.1. Объем не изменится. 209.2. 23 ОС; если сначала вливают горячую воду, окоНЧательная температура ниже 23 ОС; если сначала вливают холодную воду,- выше 23 ос (при ус­ ловии, что температура внешней среды лежит между 50 и 10 ОС). 212.1. В середине. 212.2. Теплопередача от пламени к бумаге снизу одинакова

по всей площади, где пламя касается листка. Теплопередача от бумаги

кнаходящемуся на ней воздуху меньше, чем теплопередача от бумаги

квоздуху через металлическую булавку при той же разности темпера­

тур. Поэтому бумага под булавкой будет холоднее, чем остальная бума­ га. 212.3. Между волокнами имеются прослойки из воздуха, теплопро­

водность которого мала. 212.4. Цинковая. 212.5. Капелька на сильно накаленной плите отделена от нее слоем плохо проводящего водяного пара. При слабом накале капелька воды прилегает к плите вплотную.

212.6.Конвекционные течения отсутствовали бы и нижние слои жид- ,кости имели бы значительно более высокую температуру, чем верхние.

212.7.При свободном падении банки конвекционные течения воздуха в ней отсутствуют. 212.8. Теплопроводность водорода больше теплопровод­ ности воздуха. 223.1. а)-в) Уровни ртути останутся прежними; г) уро­ вень ртути в правом колеие поднимется еще выше. 223.2. 0,78 атм. 223.3.

Стрелка манометра перейдет за красную черту. 223.4. 2,68·10-3 K-l.

225.1.Процесс накачивания воздуха в шину происходит Настолько

быстро, что теплообмен с окружающими телами н~достаточен и сжи­

маемый внутри насоса воздух нагревается., Вместе с тем НеМНОГО нагре­

ваются и стенки насоса. При многократном повторении процесса повы­

шение температуры стенок становится заметным 227.1. 1000 мм рт. ст.

227.2. 5,3 атм. 227.3. Около 6,5 мм3. 227.4. 36 см2• 228.2.' Площади равны.

229.1.0,136 кг. 232.1.865 мВ. 234.1. Неправильно. 236.1. 1,17 мВ. 236.2. Окало 2,4 м/с. 237.1. Поднимется. 238.2. 66 смЗ• 238.3. 529 ОС. 238.4.

597

89& 011. 238.5. 0,059 кг/V'. 2З8.iI. OКQJIo 1200 МЗ. 242..2. 2,7 .102~ м-з. 242.3. з,з·10-" кг; 5,3 ·10-28 кг. 243.2.. 1200 м/с; 36 м/с. 243.3. 3800 м/с; 358 м/с.

244.1. МOJIекулы газа движутся с разJIичныии скоростями. 246.1.

74ЗДж/(кг·К); 1039Дж/(кг·К). 246.2. 929 Дж/К.247.1• .2З2Дж/{кг'К);

136 Дж/(кг.·К). 249.2. Пленка собирается fI круглую каплю, котораll

ВCJJедствие тонкости пленки имеет очень малый размер. 250.1. 11,8 мкДж.

250.2. 2,5 мДж. 250.3. 435 Дж; 435 Дж. .253.1. Силы cn.еnления между

молекулами воды и стекла больше си.!! сцеплен.ия между молекулами

вoды; вода удерживается около стекла до тех пор, пока не накоПliIТСЯ

капля достаточно БОЛЬШQrд-размера. Силы сцепления между молекула­

ми ртути и стекла, наоборот, меньше сил сцепления между молекулами ртути, и ртуть не накапливается вблизи поверхности стекла. 253.2. На стекающую воду, кроме силы тяжести, действуют силы сцепления, за­ ставляющие струю воды менять направление движения. 253.3. Так как жир не смачивается водой, над лезвием слой воды отсутствует и лезвие

опускается в воду до тех пор, пока сила давления воды снизу не уравно­

весит вес лезвия. В случае чистого лезвия вода растекается по нему. 253.4. Расплавленный припой смачивает чистую металлическую поверх­ ность и не ,смачивает окисленную. 255.1. Доба'воч:ное давление в малом пузыре больше добавочного давления в большом пузыре. 255.2. При ма_

лом. 255.3. Свободная поверхность капли, находящейся между nластнн­

ками, имеет седлообразную форму. Приближенно ее можно принять за

цилиндрическую поверхность с радиусом кривизны, равным половине

расстояния между Пластинками. Эта поверхность явля.ется вогнутой, а потому давление в капле меньше атмосферного, причем разница тем боль­

ше, чем радиус кривизны меньше. Сила, сдавливающая пластинки, тем

больше, чем больше разность между давлением атмосферы и давлением

в капле и чем больше площадь, на которой эта разность давлений су­

ществует. 255.4. Если капля в узком месте трубки имеет одинаковую

кривизну по обеим сторонам, то давление газа по обе стороны капли

одинаково. Стоит капле немного сместиться (например, вправо), Как ра­

диус Кривизны с правой стороны увеличится, а с левой - уменьшится.

Вследствие этого появится разность давлений, которая будет препятст­ вовать дальнейшему движению капли. Если ка'пель в трубке много, то противодействие прсдуванию трубкистзновится 6оль,шим. 255.5. Масса отрывающейся капли тем больше, чем ОО.льше поверхностное натяжение жидкости. 256.1. Вода смачивает мел, входит в его поры и вытесняет из них воздух. 256.2. Вода поднимается т.ем выше, чем меньше расстояние

между стенками, а следооательtю, и радиус кр·ивизны поверхности

воды. 256.4. Поверхностное натяжение 'j го.рлчеЙ воды меньше, чем у

ХOJlодной, и вследствие этого высота ПОд'Н'ЯТIifЯ у горячей воды ДОJIЖna

быть меньшей. С другой сторопы, ПЛОТ'I'IG'CTh горячей воды меньше плот­

ности холодной, и з-то дomкнo вызвать увеличение поднятия ВОДЫ. Обна­

руживаемое На onыre уменынение поднятия во.ды yкa!IыаетT на то, что

изменение IЮверхностнorо натяжеImЯ ~Ф]1,bl при ИЗbleиевии тeмn~aTYPЫ

598

600

601