Курс фізікі, ч. II
Памер: 223с.
Мінск 1958
Магутнасць крыніцы вады залежыць не толькі ад вышыні h, з якой вада падае (вышыні напору), але і ад колькасці вады, якая прыцякае ў 1 сек. Калі, напрыклад, у адну секунду праходзіць Q м3 вады, г. зн. 1000 Q кГ, то гэтая вада, па
Рыс. 110. Схема будовы наліўнога вадзянога кола.
Рыс. 111. Схема цячэння вады праз рэактыўную турбіну.
89
даючы з вышыні h, можа развіць магутнасць 122!L^A к с.
У прыродзе параўнальна рэдка сустракаюцца выпадкі, калі вада ў вялікай колькасці падае непасрэдна са значнай вышыні. Часцей за ўсё прыходзіцца карыстацца такімі рэкамі, рэчышчы якіх маюць невялікі нахіл. У гэтых выпадках для стварэння напору, неабходнага для работы гідраўлічных рухавікоў, прыходзіцца ўзровень вады ўзнімаць штучна пры дапамозе плацін Калі ўстанавіць плаціну ўпоперак ракі, то ўзровень вады ў рацэ перад плацінай узнімецца.
Рыс. 112. Схема ўстаноўкі рэактыўнай турбіны на гідраэлектрастанцыі.
На рыс. 109 паказана плаціна Дняпроўскай гідраэлектрастанцыі імя У. I. Леніна. Максімальная вышыня напору вады каля 51 м, агульная даўжыня плаціны 760 м.
За кошт энергіі паднятай вады можа быць выканана механічная работа пры дапамозе гідраўлічных рухавікоў, якія выкарыстоўваюць як патэнцыяльную, так і кінетычную энергію вады. Пры гэтым валу рухавіка перадаецца толькі частка энергіі вады.
Адным з прасцейшых і старадаўнейшых рухавікоў з’яўляецца вадзяное кола. На рыс. 110 дадзен разрэз наліўнога кола, якое скарыстоўвае галоўным чынам патэнцыяльную энергію вады і толькі часткова кінетычную энергію. Каэфіцыент карыснага дзеяння такога кола парадку 40%, а магутнасць нязначная. У цяперашні час вадзяныя колы будуюцца рэдка.
Найбольш дасканалымі гідраўлічнымі рухавікамі з’яўляюцца вадзяныя турбіны. У такіх турбінах вада аддае энергію колу
S0
шляхам змянення велічыні і напрамку скорасці цячэння ў лопасцях турбіны.
Турбіны, якія будуюцца і выкарыстоўваюцца ў цяперашні час, падзяляюцца на рэактыўныя і актыўныя.
На рыс. 111 паказана схема цячэння вады праз рэактыўную турбіну. Рабочае кола 2 гэтай турбіны знаходзіцца ўнутры накіроўваючага кола 1 з паваротнымі лапаткамі. Паваротам лапатак накіроўваючага кола рэгулюецца расход вады.
3 лапатак накіроўваючага кола вада з вялікай скорасцю (u0)
трапляе на лапаткі рабочага кола і, прайшоўшы па іх, выходзіць у адводную трубу са значна меншай скорасцю (у). Маса вады перадае пры гэтым рабочаму колу энергію:
mo?
2
Рыс. 113. Выгляд рабочага ко.іа магутнай рэактыўнай турбіны.
Рыс. 114. Схема раСоты актыўнай турбіны.
На рыс. 112 паказана схема ўстаноўкі рэактыўнай турбіны на гідраэлектрастанцыі, а на рыс. 113 паказана асобна рабочае кола вялікай рэактыўнай турбіны. Магутнасць турбін, вырабляемых для Куйбышаўскай ГЭС на нашых заводах, будзе парадку 100—120 тыс. квт. Дыяметр рабочага кола такой турбіны 9,3 м, а яе агульная вага каля 1600 Т
Рэактыўныя турбіны прымяняюцца пры самых разнастайных напорах (ад 0,5 да 250 м). Каэфіцыент карыснага дзеяння іх дасягае 94,5%.
На рыс. 114 паказана схема работы актыўнай турбіны. Вада з насадкі Н (сапла), унутры якой рухаецца іголка, рэгулюючая паступленне вады, трапляе на рабочае кола А, забяспечанае лапаткамі, якія маюць унутры так званы нож (гэтае кола паказана асобна на рыс. 115). Трапіўшы на лапатку ў напрамку, амаль
91
датычным да вобада кола, струмень вады разразаецца нажом і адхіляецца ў абодва бакі. Пры гэтым вада траціць скорасць, аддаючы
колу сваю кінетычную энергію; за
Рыс. 115.
Выгляд рабочага кола магутнай актыўнай турбіны.
кошт гэтай кінетычнай энергіі і адбываецца работа турбіны.
Актыўныя турбіны прымяняюцца пры напорах ад 100 лі і вышэй. Іх магутнасць даходзіць да 20 000 квт, а лік абаротаў да 200 у мінуту.
59. Ветраныя рухавікі. Ветранымі рухавікамі называюцца збудаванні, якія служаць для выкарыстання энергіі рухаючагася паветра — ветру. Энергія ветру часам называецца энергіяй «блакітнага вугалю».
Гэты від энергіі мае важнае значэнне для сельскай гаспадаркі, дзе ветраныя рухавікі могуць выконваць многія разнастайныя работы:
памол зерня, выкачванне вады, размешванне гліны і г. д.
Вецер уяўляе сабой крыніцу
таннай энергіі, на жаль, вельмі ён выкарыстоўваецца параўнальна
непастаянную. Таму яшчэ да гэтага часу , , _____ , _______
мала. Толькі ў апошнія гады зноў пачалі цікавіцца энергіяй ветру з мэтай выкарыстання яго для патрэб прамысловасці і асабліва сельскай гаспадаркі.
Доследамі знойдзена, што сіла ціску ветру, дзеючая на перпендыкулярна пастаўленую пляцоўку, залежыць ад скорасці ветру, формы і
пляцоукі.
велічыні паверхні
Рыс. 116. Сілы, дзеючыя з боку ветру на пласцінку АВ.
Рыс. 117. Схема будовы крыльчатага ветрарухавіка.
Няхай вецер дзейнічае на пласцінку АВ пад некаторым вуглом а з сілай F (рыс. 116). Пабудуем паралелаграм сіл F, Fx, F„. Сіла F2 накіравана ўздоўж пласцінкі АВ і ціску на пласцінку не ўтварае. На пласцінку АВ дзейнічае толькі сіла Ft =Fsina. Чым бліжэй вугал паміж лапрамкам ветру і паверхняй пласцінкі да 90°, тым большы ціск апошняя будзе адчуваць. Калі пласцінка АВ насаджана на вось, то пад дзеяннем складаючай ціску Fi яна прыйдзе ў вярчэнне.
Схема аднаго з тыпаў ветраных рухавікоў паказана на рыс. 117.
92
Рыс. 118. Ветраны млын (злева) і ветраэлектрычная станцыя магутнасцю ў 100 квт.
Галоўнымі яго часткамі з'яўляюцца: а) ветравое кола 4, якое складаецца з некалькіх крылляў; б) галоўка В — механізм, які ператварае вярчэнне ветравога кола ў больш хуткае вярчэнне вертыкальнага вала D. звязанага з рабочым механізмам; в) прыстасаванне для павароту ветравога кола на вецер, напрыклад хвост С.
Сучасныя ветраныя рухавікі забяспечваюцца прыстасаваннямі для аўтаматычнага паварочвання рабочага кола пры змяненні напрамку ветру.
На рыс. 118 паказан стары ветраны млын (злева) і сучасная ветраэлектрычная станцыя магутнасцю 100 квт.
АДДЗЕЛ II.
МАЛЕКУЛЯРНАЯ ФІЗІКА І ЦЕПЛЫНЯ.
РАЗДЗЕЛ V.
АСНОВЫ МАЛЕКУЛЯРНАКІНЕТЫЧНАЙ ТЭОРЫІ БУДОВЫ РЭЧЫВА.
60. Развіццё малекулярнакінетычнай тэорыі. Малекулярнакінетычнай тэорыяй называецца вучэнне, якое тлумачыць уласцівасці цел узаемадзеяннем і рухам малекул і атамаў.
Асноўныя палажэнні, на якіх грунтуецца малекулярнакінетычная тэорыя рэчыва, выказваліся ўжо ў глыбокай старажытнасці. Яшчэ Дэмакрыт і Леўкіп, славутыя мысліцелі старажытнай Грэцыі, каля 2300 год назад вучылі, што ўсе рэчывы пабудаваны з найдрабнейшых частачак — атамаў, і што гэтыя атамы могуць быць розных відаў.
Тыя ж думкі сустракаем мы праз стагоддзе ў Эпікура, а крыху пазней у старажытнарымскага паэта і мысліцеля Лукрэцыя ў яго славутай паэме «Аб прыродзе рэчаў».
Ідэі антычных атамістаў доўгі час былі забыты. Царква праследавала вучойых, якія развівалі ідэі аб атамнамалекулярнай будове рэчыва. Паказальным у гэтых адносінах з’яўляецца наступны гістарычны факт. У 1626 г. парыжскі парламент выдаў дэкрэт, які забараняў пад пагрозай пакарання смерцю распаўсюджванне ідэй аб атамнамалекулярнай будове рэчыва, як матэрыялістычных у сваёй аснове.
Нягледзячь на праследаванні царквы, геніяльныя думкі, хутчэй здагадкі, антьчных атамістаў у сярэдзіне XVII ст. зноў атрымалі пашырэнне і далейшае развіццё. У сапраўдную ж навуковую тэорыю гэтыя ідэі ператвараюцца толькі ў XVIII ст.
Адным з заснавальнікаў малекулярнакінетычнай тэорыі рэчыва з’яўляецца вялікі рускі вучоны М. В. Ламаносаў.
У дзвюх сваіх работах: «Элементы матэматычнай хіміі» і «Аб неадчувальных фізічных частачках»— Ламаносаў выразна выкладае асновы атамнамалекулярнай тэорыі будовы рэчыва, падмацоўваючы іх доследнымі фактамі.
Ламаносаў пісаў: «Металы і некаторыя іншыя целы раствараюцца ў растваральніках на вельмі дробныя часткі, якіх нельга бачыць асобна ад растваральніка, але якія складаюць з ім аднароднае цела. Лятучыя целы распыляюцца па паветры і знікаюць у ім. Гаручыя рассейваюцца ад дзеяння агню ў неадчувальныя частачкі».
95
Указаўшы на рад іншых доследных даных, Ламаносаў робіць вывад: «Фізічныя целы падзяляюцца на драбнейшыя часткі, якія ў паасобку пазбягаюць пачуцця зроку, так што целы складаюцца
з пеадчувальных частачак».
Рухам «неадчувальных частачак» (малекул) і іх узаемадзеяннем Ламаносаў тлумачыў асаблівасці агрэгатных станаў рэчываў, а таксама пераход рэчыва з аднаго агрэгатнага стану ў другі.
У працах Ламаносава ўяўленне аб атамнамалекулярнай будове рэчыва развіваецца ў яснае і канкрэтнае вучэнне, на аснове якога стала магчымым растлумачваць многія фізічныя і хімічныя з’явы.
Аб'ектыў
шнло
Рыс. 119. Схема ўстаноўкі для назірання броунаўскага руху (злева); справа паказаны рухаючыяся частачкі, назіраемыя ў мікраскоп.
Навуковыя асновы малекулярнакінетычнай тэорыі, закладзеныя Ламаносавым, атрымалі далейшае развіццё ў XIX стагоддзі.
У сярэдзіне XIX ст. была падрабязна распрацавана малекулярнакінетычная тэорыя газаў, і з таго часу яна з’яўляецца кіруючай тэорыяй пры вывучэнні з’яў у газах. Яна прадказала вялікую колькасць новых фактаў і растлумачыла многія з’явы.
Мы не бачым малекул. Тым не менш нашы ўяўленні аб малекулах
і іх руху пацвярджаюцца шматлікімі доследамі. Разгледзім некаторыя з іх.
61. Броунаўскі рух. Да ліку доследных доказаў руху малекул у целе належыць з’ява, адкрытая ў 1827 г. англійскім вучоным Б р о у н а м.
Калі разглядаць пад мікраскопам эмульсію— дробныя частачкі якоганебудзь рэчыва, шго завіслі ў вадкасці і не раствараюцца ў ёй (рыс. 119), то можна заўважыць, што гэтыя частачкі знаходзяцца ў бесперапынным руху. Напрамак і велічыня скорасці кожнай такой частачкі хутка мяняюцца. Рух частачак не мае якоганебудзь пераважнага напрамку, ён з’яўляецца зусім бязладным, хаатычным1. Гэты рух і называецца броунаўскім рухам.
Для назірання броунаўскага руху неабходна прымяшаць да вадкасці любыя дастаткова дробныя цвёрдыя частачкі. Можна, напрыклад, развесці ў вадзе невялікую колькасць чорнай тушы і разглядаць пад мікраскопам найдрабнейшыя яе крупінкі ў кроплі вады.
Броунаўскі рух, назіраемы ў вадкасцях, бывае тым больш ажыўленым, чым меншая вязкасць вадкасці. Mae месца броунаўскі рух і ў газах, прычым там ён асабліва інтэнсіўны.
Назіранні паказваюць, што броунаўскі рух ніколі не спыняецца.
1 X а о с (грэч. слова) — поўны беспарадак.
КНІГІ ОНЛАЙН
