- •1 Билет. Формы движения материи. Кинетическая и потенциальная энергии, их природа и взаимопревращения.
- •2 Билет. Технологии лёгкой промышленности.
- •3 Билет. Сельскохозяйственные и лесные технологии.
- •4 Билет. Добывающая и перерабатывающая промышленность. Инновации в добывающей и перерабатывающей промышленности.
- •5 Билет. Средства измерений в познании мира. Основные метрологические характеристики средств измерений; методы измерений, методические и инструментальные погрешности.
- •6 Билет. Использование достижений естественных наук в приборостроении. Приборостроение.
- •7 Билет. Звуковые волны. Гиперзвук, инфразвук, ультразвук и его применение в технике и технологиях.
- •8 Билет. Строительные материалы. Технологии производства строительных материалов.
- •9 Билет. Простые машины( рычаг, блок, наклонная плоскость, клин). Строительные машины.
- •10 Билет. Классы точности измерительных приборов. Абсолютные и относительные погрешности. Измерительные технологии.
- •11 Билет. Промышленная переработка топлива( коксование угля, крекинг нефти, переработка нефти методом ректификации)
- •12 Билет. Тепловая машина. Цикл Карно. Паровая машина. Использование тепловых машин в технике и технологиях.
- •13 Билет. Физические эффекты( эффект эжекции, гироскопический эффект, центробежная сила, эффект Доплера, акустическая кавитация, диффузия, гидростатическое давление) в машиностроении.
- •14 Билет. Эффект Доплера и его применение в технике
- •15 Билет. Выделение информации на фоне помех. Использование явления резонанса для выделения полезного сигнала. Использование и применение явления резонанса в технике и технологиях.
- •16 Билет. Квантовые эффекты в микромире. Понятие о спектрах излучения и поглощения, спектрометрия.
- •17 Билет. Новые технологии передачи и хранения информации.
- •18 Билет . Физические основы акустики. Эволюция средств звукозаписи и воспроизведения звука.
- •19 Билет. Основные законы цепей постоянного тока. Техническое использование постоянного тока.
- •20 Билет. Основные закономерности цепей переменного тока. Техническое использование переменного тока.
- •21 Билет. Техническое использование переменного тока.
- •22 Билет. Закон Фарадея и принцип действия электрических трансформаторов. Линии электропередач.
- •23 Билет. Взаимодействие электромагнитного поля и движущегося заряда. Сила Лоренца. Принцип действия электрогенераторов.
- •24 Билет. Электромагнитное излучение и его природа. Шкала электромагнитных волн. Области применения различных частотных диапазонов в технике и технологиях.
- •25 Билет. Свойства металлов ( электропроводность, звукопроводность, твёрдость, пластичность, ковкость, плавкость, плотность).
- •26 Билет. Сущность параметров давления и температуры, их влияние на фазовое состояние вещества, использование на практике, в технике и технологиях.
- •27 Билет. Источники энергии
- •28 Билет. Ядерная энергия и проблемы ее использования. Термоядерный синтез. Энергоэффективные технологии.
- •29 Билет. Поведение веществ в лектрических полях. Диэлектрики и пьезоэлектрики.
- •30 Билет. Поведение веществ в магнитных полях. Ферромагнетики и ферриты, их применение
- •31 Билет. Новые материалы. Синтетические материалы. Полимерные материалы. Термопласты и реактопласты, эластомеры, пластмассы и их применение в технике и технологиях.
- •32 Билет. Производство металлов (чугун, сталь, алюминий)
- •33 Билет. Радиоактивность и закон радиоактивного распада.Изотопы.Технологии утилизации радиоактивных отходов и материалов.
- •34 Билет. Энергосберегающие технологии
- •36 Билет. Топливные элементы. Водородная энергетика.
- •37 Билет. Электрогенератор. Электродвигатель. Применение их в технике и технологиях.
12 Билет. Тепловая машина. Цикл Карно. Паровая машина. Использование тепловых машин в технике и технологиях.
Теплова́я маши́на — устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую работу (тепловой двигатель) или механическую работу в тепло (холодильник). Преобразование осуществляется за счёт изменения внутренней энергии рабочего тела — на практике обычно пара или газа.
Идеальная тепловая машина — машина, в которой произведённая работа и разница между количеством подведённого и отведённого тепла равны. Работа идеальной машины описывается циклом Карно.
При работе часть тепла Q1 передается от нагревателя к рабочему телу, а затем часть энергии Q2 передается холодильнику, который охлаждает машину. КПД тепловой машины считается по формуле (Q1-Q2/Q1)х100
Периодически действующий двигатель, совершающий работу за счет получаемого извне тепла, называется тепловой машиной.
Тепловая машина состоит из нагревателя, рабочего тела и охладителя рабочего тела. Охладителем, в конечном счете, служит окружающая среда. Тепловая машина работает по принципу замкнутого цикла, совершая круговой процесс. В ходе прямого цикла рабочее тело, например, пар, получив от нагревателя количество тепла Q1, расширяется от объема V1 до объема V3. Согласно первому закону термодинамики, это тепло расходуется на нагревание рабочего тела и на совершение механической работы
Q1 = E2 ‑ E1 + A13,
где E2 ‑ E1 — изменение внутренней энергии рабочего тела при переходе из состояния 1 в состояние 3. При обратном цикле над газом производится работа: газ сжимается и передает охладителю количество тепла
‑ Q2 = E1 ‑ E2 + A31.
Складывая оба уравнения, получим Q1 ‑ Q2 = A13 + A31 =A, где А — полная работа, совершенная машиной за один цикл.
Отношение полезной работы, совершенной машиной, к количеству полученного тепла составляет КПД тепловой машины
Понятно, что КПД машины всегда меньше единицы, поскольку не все количество полученного тепла переходит в полезную работу.
В реальных тепловых машинах КПД, очевидно, еще меньше, так как часть тепла теряется безвозвратно в процессе работы машины. Для получения максимального КПД следует рассмотреть рабочий цикл, образованный обратимыми процессами. Этому требованию отвечает цикл, впервые рассмотренный французским ученым Карно в 1824 г. В качестве рабочего тела в цикле Карно рассматривается идеальный газ. Цикл Карно состоит из последовательных расширения и сжатия газа, причем каждый из процессов совершается сначала изотермически, а затем адиабатически. При прямом цикле тело по-прежнему сначала получает тепло, а затем отдает его. Достоинство цикла Карно состоит в том, что все процессы обратимы
выражение для КПД цикла Карно:
Из формулы следует, что КПД тепловой машины определяется только разностью температур нагревателя и холодильника. КПД не зависит ни от свойств рабочего тела, используемого в машине, ни от свойств самой машины. Полученный результат показывает, что при T1 = T2 КПД машины равен нулю, т. е. машина не совершает работы. Работа максимальна (η = 1) при T2 = 0. Таким образом, машина тем выгоднее, чем ниже температура охладителя.
Следовательно, КПД такой машины будет максимальным. Исторически К. ц. сыграл важную роль в развитии термодинамики и теплотехники.
Парова́я маши́на— тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию нагретого пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня или вращательного движения вала. В более широком смысле паровая машина — любой двигатель внешнего сгорания, который преобразовывает энергию пара в механическую работу. Рабочий процесс П. м. обусловлен периодическими изменениями упругости пара в полостях её цилиндра, объём которых изменяется в процессе возвратно-поступательного движения поршня. Пар, поступающий в цилиндр П. м., расширяется и перемещает поршень. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется с помощью кривошипного механизма во вращательное движение вала. Впуск и выпуск пара осуществляются системой парораспределения. Для снижения тепловых потерь цилиндры П. м. окружаются паровой рубашкой.
Современная техника использует три типа тепловых машин: поршневые, турбинные и реактивные. Газовые турбины позволяют получать большие мощности при сравнительно небольших размерах. Они широко используются в авиации, корабельных установках, на железнодорожном транспорте и постепенно внедряются на теплоэлектростанциях.
Поршневые двигатели также разделяются на три группы: на двигатели, которые работают по циклу Отто (карбюраторные), циклу Дизеля (дизельные) и по циклу Тринклера с использованием форсунки.
Каждый из этих видов двигателей имеет свои положительные и отрицательные качества. Дизельные двигатели, например, имеют высокий коэффициент полезного действия и большую мощность по сравнению с карбюраторным двигателем.
Для быстрого обогрева больших площадей необходимы мощные приборы, способные за короткое время создать в помещении необходимые условия для пребывания людей.
Такими приборами являются тепловые пушки бытового и полупромышленного назначения, которые используются для обогрева воздуха в кафе, магазинах, цехах, гаражах, на складах и стройках.