- •Расчёт космических скоростей
- •Потенциальная энергия раздвигаемых масс,
- •Линейные
- •Колебательное волновое движение
- •Объемная плотность энергии
- •V- скорость распространения волны.
- •Способы передачи тепловой энергии
- •Уравнение Циолковского
- •Разбор задач. Задача
- •Электроэнергия
- •Тепловая
- •Атомные батареи источники электрических зарядов с использованием радиоактивных минералов.
- •38% 36% Используется
- •79% Используется
- •Потери энергии в ключевых преобразователях и регуляторах
- •Тороидальная катушка
- •Электромагнитная энергия
- •Мощность излучения p.
- •Химическая энергия
- •Транспортировка
- •Ядерная Энергия
- •Дополнительные вопросы.
Способы передачи тепловой энергии
Массоперенос нагретых тел. В качестве тел используют газ, жидкость…
Тгор теплопередача
Тхол
Q` – секундный расход тепловой энергии, передаваемый горячим потоком.
V – секундный объемный расход вещества
g – удельная масса теплоносителя
с - удельная теплоемкость теплоносителя
Изучение в инфракрасном диапазоне частот
Коэффициент теплопередачи излучения
0(блестящее)-1(черное) [S] - поверхность излучения
пластина - 2S
Энергия излучения, доходя до другого тела, разделяется на 2 потока, независимо от температуры этого тела – поглощенная и отраженная.
Т2 Qизл2 Q2
Qотр Qотр2 Т1
Qпад1 Qизл1
Q1 – тепловая энергия от стенки с температурой T1, падающая на стенку с температурой T2.
Термос имеет наружную зеркальную поверхность с 0 чтобы Qизл. Тепловая энергия состоит из 2-х составляющих: Qизл и Qотр.
Конвекция предполагает охлаждение или нагрев от тела газом или жидкостью и перемещающей у поверхности тела. В ряде случаев применяют принудительную конвекцию(она в 5-10 раз эффективней).
-
Вещество
Воздух
Вода
Пар
Масло
6-10
5000
10000
70
Теплопроводность – передача тепла при контакте тел без их перемещения.
-
Вещество
Вата
Al
Fe
Стекло, камень
0,02
180
47
0,8-1
T1 S Т=Т1-Т2
L T2
Способы и устройства хранения тепла.
Хорошей теплоизоляцией обладают пористые вещества с ограниченным перемещением воздушных масс, а также герметичные вакуумные (без воздуха) прослойки(термосы).
Тепловой поршневой двигатель.
Нагретый газ в данном объеме имеет повышенное p, так как:
l S
P
QтTp движение стенки –механическая работа
удельная теплоемкость газа, энергия, которую нужно затратить, чтобы нагреть 1 на 1К.
R – универсальная газовая постоянная, равная работе, совершенной 1 молем газа при нагревании на 1К.
=0,6-0,76 - расчетные
=0,35-0,4 - достигнутые
Происходит это из-за того, что невозможно охладить газ до температуры среды – выброс горячего газа, трение, вспомогательные устройства (транспорт, производство).
Тепловые реактивные двигатели.
Принцип реактивного движения – выбрасывание массы относительно тела.
V1 V
Fp m
Fp – сила реакции (реактивная сила) V0- скорость движения тела (ракеты)
Увеличить скорость можно только за счет увеличения скорости истечения, и за счет увеличения массы, выброшенной ракеты.
Уравнение Циолковского
Полезной энергией РД является кинетическая энергия ракеты,после выработки всего топлива.
- допускаем, что вся тепловая энергия топлива Эт переходит в
кинетическую энергию продуктов сгорания Этк.
1/9 |
1/99 |
1/999 | |
|
0,59 |
0,21 |
0,043 |
при V0=0
Для повышения КПД используют многоступенчатые ракеты.
Многоступенчатая ракета
Vк1 – скорость после срабатывания 1-ой ступени.
Задача.
Рассчитать Т шара из металла, который находится на орбите земли без собственных источников тепла Тш=const по всей поверхности шара.
R- расстояние до солнца, Тс- температура солнца, r- радиус шара.
-
Планета
ТК
ТС
Меркурий
Венера
Земля
Марс
579
108
150
223
467
342
291
235
+134
+69
+18
-38
Этот расчет объясняет, почему для нас благоприятна температура +18.
Задача.
Рассчитать Тск в скафандре, находящемся в открытом космосе. В космосе температура объектов зависит от площади миделя и площади объекта. Будет считать, что перепад температуры человек – скафандр равен 0.Энергия выделяющаяся человеком 160Вт.
(-200С). Человек замерзнет.
Задача.
Рассчитать Тчел в скафандре, окруженной экранно-вакуумной изоляцией.
экран
человек Р
+
скафандр Риэ
Рнс Рос
температура станет большев раз, при
Каждый слой ЭВИ увеличивает температуру в раз.Для увеличения температуры человека в космосе до 291 надо 2 слоя экранно-вакуумной изоляции.