Программа.
- Вступительное слово.
- Из истории тепловых двигателей.
- Биографическая миниатюра: Джеймс Уатт. Рудольф Дизель.
- Факты: Дени Папен. Уатт Джеймс. Дизель Рудольф.
- Игра. Колесо истории. Тема: Тепловые двигатели.
- Заключительное слово.
Содержание.
Вступительное слово.
До конца XVII-го начала XVIII веков люди не занимались созданием новых двигателей кроме ветряного и водяного колеса, потому что все хозяйство держалось на рабах, а позже на крепостных, которые выполняли всю работу.
Но вот зарождаются в городах мануфактуры, где труд разделен на отдельные несложные операции. Поскольку простую операцию быстрее и лучше может выполнить машина. Для изготовления машин и станков требовалось много металла. Чтобы плавить металлы, необходимо топливо-каменный уголь.
Но как приводить в действие машины, если вблизи от завода нет реки? Как откачать воду из шахты, спасти ее от затопления? Как поднять уголь? Чем заменить лошадей, доставляющих уголь к плавильным печам? И т.д. Все эти вопросы требовали ответа. Нужен был такой двигатель, который мог бы выполнять всю эту работу. Новый двигатель должен был быть универсальным, а также не зависящим от погоды. Он должен был работать за счет такого источника энергии, который нетрудно доставить в любое место и в любое время года.
И человек такой двигатель построил!
Из истории тепловых двигателей.
Одной из вех промышленной революции стал переход от использования мышечной силы людей и животных, а также кинетической энергии воды и ветра к повседневному внедрению паровых машин.
Рождение теплового двигателя было нелегким. Много изобретателей в разных странах работали над их созданием, много было побед и разочарований, но каждый из них в большей или меньшей мере внес свой труд в создание новых двигателей, появление которых совершило целый переворот в жизни человечества.
О движущей силе пара люди знали с глубокой древности. Одним из первых попытался воспользоваться этой силой французский физик Дени Папен. Однако так и не смог создать работоспособное устройство.
Но уже к 1765 г. Джеймс Уатт сконструировал, а позже усовершенствовал паровой двигатель. К 1784 г. создание универсального парового двигателя было фактически завершено, и он стал основным средством получения энергии в промышленном производстве.
Но одним из самых важных проблем в создании двигателя внутреннего сгорания была борьба за повышение его КПД.
Выход нашел немецкий инженер Рудольф Дизель. В 1892 г. Р. Дизель получил патент на двигатель, в котором рабочий процесс отличался рядом особенностей: в цилиндре сжимается только воздух, причем очень сильно; от сильного сжатия температура воздуха возрастает настолько, что при впрыскивании в цилиндр топлива оно воспламеняется; образовавшиеся газы производят рабочий ход поршня. Такой двигатель способен был работать без карбюратора и запального устройства, расходуя меньше топлива, чем все известные до того времени тепловые двигатели. Топливом могли быть и бензин, и керосин.
Биографические миниатюры.
Джеймс Уатт (1736-1819).
Английский изобретатель, создатель универсальной паровой машины, член Лондонского королевского общества (1785г). С 1757 г. работал механиком в Глазго, где с большой точностью провел, пользуясь котлом Д. Папена, исследование зависимости температуры насыщенного пара от давления. В 1765 г. построил экспериментальную паровую машину с диаметром цилиндра 16 см, а в 1768 г. построил первую большую паровую машину. В 1769 г. Уатт получил английский патент на способы уменьшения потребления пара. Уатт детально исследовал работу пара в цилиндре, впервые сконструировав для этой цели индикатор. В 1782 г. получил английский патент на паровой двигатель с расширением. Он ввел первую единицу мощности – лошадиную силу (позднее его именем была названа другая единица мощности – ватт). Паровая машина Уатта получила широкое распространение и сыграла огромную роль в переходе к машинному производству. “Великий гений Уатта, - писал к. Маркс – обнаруживается в том, что в патенте, который он получил, его паровая машина представлена не как изобретение лишь для особых целей, но как универсальный двигатель крупной промышленности.
Джеймс Уатт похоронен там, где покоятся прославленные сыны его Отечества – в Вестминстерском аббатстве. На его памятнике начертано: “Не для того, чтобы увековечить имя, которое будет жить, пока процветают мирные искусства, но чтобы показать, что человечество воздает почести тем, кому оно обязано благодарностью, король, его слуги, а также многочисленные дворяне и граждане королевства воздвигли этот памятник Джеймсу Уатту. Его гению удалось путем опыта усовершенствовать паровую машину. Благодаря этому он множил богатства своего Отечества, увеличил мощь людей и поднялся до высоких ступеней среди великих деятелей науки, этих истинных благодетелей человечества”.
Рудольф Дизель (1858-1913).
Двигатели типа “Дизель” хорошо знакомы всем. О жизни же его создателя, немецкого инженера Р.Дизеля известно немного.
Рудольф Дизель родился 18 марта 1858 г. в семье немецкого эмигранта, жившей в Париже. В 1870 г. началась франко-прусская война, и семье Дизеля пришлось срочно покинуть Францию, и поселился в германском городе Аугсбурге, где Рудольф продолжил учебу, затем Дизель поступил в Высшую политехническую школу в Мюнхене.
Став дипломированным инженером, Р. Дизель пытается создать двигатель внутреннего сгорания, работающий на угольной пыли. Опыт оказался неудачным. А затем уже в 1897 г. появился ДВС с КПД, равным 25%, большим, чем у любой из тепловых машин того времени. “Я настолько превзошел все до меня существовавшее в деле машиностроения, - писал Дизель, - что смогу смело утверждать, что иду во главе технического прогресса”.
Теперь Р. Дизель уже не до спокойной работы в лаборатории. Он переезжает из одного города в другой. Нюрнберг, Берлин, Лейпциг, Гент, Фабри – выставки, конференции, речи.
В 1913 г. вместе с группой инженеров Р. Дизель отправился на теплоходе в Англию. В один из вечеров после ужина коллеги проводили его до каюты. Утром постель Дизеля оказалась нетронутой. А спустя два дня рыбаки подняли из воды труп хорошо одетого человека. Так ушел из жизни выдающийся немецкий изобретатель.
Факты.
Дени Папен.
Французский физик; один из первых создателей паровых машин сконструировал паровой котел с предохранительным клапаном (1680г.) Установил зависимость температуры кипения воды от давления. Изобрел центробежный насос (1689г.). Начал работы над пароатмосферным двигателем. В начале XVIII века построил лодку с паровым двигателем.
Рудольф Дизель.
Немецкий инженер. В 1892 г. запатентовал идею двигателя внутреннего сгорания с предварительным сжатием воздуха и самовоспламенением топлива; построил его в 1897 г. После доработки двигатель был назван именем изобретателя.
Джеймс Уатт.
Английский изобретатель; создатель универсальной паровой машины (патенты: первый в 1769г., на двигатель с расширением в 1782г., на универсальный паровой двигатель).
Колесо истории.
Тема: Тепловые двигатели.
Содержание игры.
До конца XVII-го начала XVIII-го века человек не построил никаких двигателей, кроме ветряного и водяного колеса.
Рождение тепловых двигателей было нелегким. Много изобретателей во многих странах
работали над их созданием, много было побед и разочарований, но каждый из них по большей или меньшей мере внес свой труд в создание новых двигателей, появление которых совершило целый переворот в жизни человечества.
Первая паровая машина была построена в 90-х годах XVII-го века. Она была весьма несовершенна. Наиболее удачной была машина, построенная в 1711 г. Однако и она имела серьезные недостатки. КПД был низок, а рабочие ходы поршня машины разделялись длительными промежутками, она могла приводить в действие только насос.
В 1765 г. машина значительно усовершенствована.
И только в 1784 г. был изобретен универсальный тепловой двигатель, который и стал широко применяться. Они имели мощность около 35 кВт и КПД менее 3%.
Вопрос. Кто из перечисленных ученых является изобретателем универсального теплового двигателя?
Варианты ответов.
1. Т. Ньюкомен.
2. Д. Уатт.
3. Д.Папен.
4. И.И.Ползунов.
2. Трудами Уатта и других изобретателей паровая машина постепенно совершенствовалась и завоевывала все новые и новые отрасли промышленности и транспорта.
В России в 1834 г. отец и сын Черепановы, крепостные крупнейшего горнозаводчика Урала Демидова, построили первый отечественный паровоз. Этот паровоз перевозил руду на территории Нижнетагильского завода по специальной “чугунной дороге”. Он развивал скорость 15 км/ч при грузе 3,5 т.
Вопрос. Когда была построена первая железная дорога общественного пользования в России? И какие населенные пункты она связывала?
Варианты ответов.
1. 1834 г.
2. 1837 г.
3. 1839 г.
4. 1840 г.
Ответ. Первая железная дорога в России была открыта в 1837 г. Она связывала Петербург и Царское Село.
3. Использовать первую паровую машину для передвижения судов впервые задумал изобретатель Дени Папен. В последней трети XVIII века многие изобретатели пытались соорудить паровые суда. И вот построен первый пароход “Клермонт”.
Вопрос. В каком году построен пароход и с чьим именем связано это изобретение?
Варианты ответов.
1. 1782 г.
2. 1797 г.
3. 1807 г.
4. 1815 г.
Ответ. Пароход “Клермонт” построен в 1807 г. американцем Р. Фултоном.
4. Применение паровой машины было дорогим и громоздким. Появились попытки создания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и он был создан, однако его КПД был очень низок 3-5%. Начался новый этап – борьба за повышение КПД. Выход был найден одним известным немецким инженером.
Вопрос. Когда и кем был изобретен двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.
Варианты ответов.
1. 1860 г. Ленуар.
2. 1878 г. Н.Отто.
3. 1885 г. Даймер.
4. 1897 г. Р. Дизель.
Ответ. 1897 г. Р. Дизель.
5. С самого зарождения авиации самолет приводили в движение тепловые двигатели.
Вопрос. Когда был построен самолет, на котором был установлен двигатель внутреннего сгорания и осуществлен на нем первый успешный полет?
Варианты ответов.
1. 1892 г.
2. 1897 г.
3. 1903 г.
4. 1904 г.
Ответ. В 1903 г. братьями У. и О. Райт.
6. История авиации – это история непрерывной борьбы за увеличение дальности, высоты и скорости полета. Понадобились новые двигатели – реактивные. Был создан первый реактивный самолет.
Вопрос. Когда и кем был создан первый реактивный пассажирский самолет? Как он назывался?
Варианты ответов.
1. 1956 г.
2. 1957 г.
3. 1961 г.
4. 1963 г.
Ответ. В 1956 г. А.Н. Туполевым. ТУ-104.
7. Ракета была изобретена в Древнем Китае. Одним из первых, кто предложил использовать ракеты для полетов в космос, был русский ученый К.Э. Циолковский. Он впервые разработал теорию реактивного движения. Ракету для межпланетных сообщений К.Э. Циолковский спроектировал в 1903 г.
Вопрос. Когда в нашей стране был запущен первый в мире искусственный спутник Земли?
Варианты ответов.
1. 1903г.
2.1929 г.
3. 1950 г.
4. 1957 г.
Ответ. 4 октября 1957 г. впервые в нашей стране запущен первый в мире искусственный спутник Земли (ИСЗ).
8. Вскоре были построены и запущены с помощью ракет новые спутники Земли. Ракета доставила на Луну вымпел Советского Союза. Были построены космические корабли – спутники, которые могли не только совершить полет в космос, но и произвести мягкую посадку на Землю.
Полет человека в космос впервые в истории был осуществлен в Советском Союзе. Корабль-спутник “Восток” пилотировал первый в мире космонавт Ю.А. Гагарин.
Вопрос. Когда и кем был создан космический корабль “Восток” и осуществлен первый полет человека в космос?
Варианты ответов.
1. 1958 г.
2. 1960 г.
3. 1961 г.
4. 1963 г.
Ответ. В 1961 г. под руководством С.П.Королева.