Как создать паровую машину из подручных материалов?
Демонстрация модели паровой машины Ньюкомена в действии.
Понядобится: Насос воздушный ручной (можно велосипедный); круглодонная огнеурпорная колба емкостью 1 л с пробкой; резиновый шланг с толстыми стенками (можно вакуумный); стеклянная трубка; кран стеклянный двухходовой; плитка газовая (с рассекателем) или электрическая; гиря 1 кг; ведро с водой и ковшик; прихватка; штатив с муфтами и лапками.
Инструкция
1 шаг
Описание опыта
Из ручного воздушного насоса можно сделать паровой двигатель. Для этого необходим паровой котел. В нашем опыте роль парового котла выполняет колба с кипящей водой. Когда при кипении пар вытеснит из колбы весь воздух, закроем колбу. Начинаем охлаждать пар, поливая колбу водой. Пар конденсируется, и в колбе образуется разрежение (низкое давление). Соединив колбу с насосом, мы создаем разрежение и внутри цилиндра, под поршнем. Поршень втягивается в цилиндр, так как снаружи на него действует атмосферное давление. Разность давлений такова, что поршень может поднять килограммовую гирю. По такой схеме работал один из первых паровых двигателей паровая машина Ньюкомена, откачивавшая воду из шахт.
2 шаг
Постановка опыта.
Для создания установки нужно рассверлить один из ниппелей (отсасывающий) ручного воздушного насоса для беспрепятственного движения воздуха под поршень. Второй ниппель лучше перекрыть коротким куском шланга с зажимом на конце. Можно использовать велосипедный насос с большим диаметром поршня для создания большего подъемного усилия. Необходимо развернуть в противоположную сторону кожаную манжету на поршне, поскольку насос будет работать на всасывание. Насос закрепляется на штативе в вертикальном положении, шток поршня должен быть направлении вниз. На рукоятку насоса вешаем гирю. К вентилю насоса присоединяем резиновую трубку, на конце которой устанавливаем двухходовой кран. Другой выход крана соединяем с колбой такой же трубкой. В пробку колбы нужно вставить стеклянную трубку, а к ней уже подсоединять шланг. Третий выход крана должен открываться в атмосферу. При отсутствии крана можно подсоединять шланг от колбы напрямую к насосу, однако в этом случае потребуется зажим с винтом для перекрывания шланга на первой стадии опыта. Выходы крана нужно организовать так, чтобы на первой стадии опыта колба была соединена с атмосферой (вытеснение паром воздуха из колбы), а на стадии охлаждения полностью закупорена. На окончательной стадии кран должен соединить колбу и насос.
3 шаг
Наливаем в колбу горячую воду (чтобы сократить процесс нагревания) и ставим ее на плитку (если используется электроплитка, придется взять круглую колбу с плоским донышком для обеспечения надежного теплового контакта, однако такая колба менее прочная). Доведя воду до кипения, даем ей минуту интенсивно покипеть, чтобы пар вытеснил воздух над водой, и перекрываем кран. Выключаем нагреватель и осторожно переносим колбу к установке. Начинаем охлаждать колбу над ведром или над тазом. Поливая колбу водой, вызываем конденсацию пара, в пространстве колбы возникает разрежение. Заметим, что вода при охлаждении продолжает кипеть. Поворотом крана соединим колбу с насосом разрежение в колбе создаст под поршнем насоса низкое давление, в результате чего поршень втягивается и поднимает гирю.
Как создать паровую машину из подручных материалов?
