Горизонты техники для детей, 1964 №9

Убедиться в том, что механическая энергия переходит в тепловую, можно очень просто, потирая, например, ладонью о ладонь.

Возьмем, к примеру, движущийся автомобиль, который имеет какую-то скорость и массу. Чтобы его остановить, надо лишить автомобиль его энергии, называемой кинетической (от греческого слова КИНЕТИКОС, что означает движущийся). Но ведь энергию нельзя уничтожить; её можно только перевести из одного состояния в другое. Здесь, в данном случае, нам на помощь приходит процесс перехода механической энергии в тепловую. Тормоза, нагреваясь от трения неподвижной и подвижной поверхностей, отдают тепловую энергию в окружающую атмосферу.

Несравнимо большее значение в практике имеет превращение тепловой в механическую энергию. Огромное количество паровых двигателей и двигателей внутреннего сгорания превращают тепловую энергию, содержащуюся в горючем, в механическую.

Превращение тепла в работу — это довольно сложный процесс. Работу превратить в тепло можно всегда, а тепло в работу — только при определенных обстоятельствах.

Прежде чем рассмотрим этот интересный процесс, представим себе, что было бы, если бы тепло переходило в работу при любых условиях? Тогда огромные количества тепловой энергии, имеющиеся в нагретой солнцем воде морей и океанов, превратились бы в механическую энергию. Охлажденные за счет этого моря и океаны вновь нагревались бы. Так было бы до тех пор, пока светило бы Солнце.

Вернемся к действительности. Все мы знаем, что по физическому закону нагреваться могут только холодные тела от более теплых, то есть от тел с большей температурой. В процессе такого нагревания тепло может совершать работу. А ведь температура океанов невелика, значит и не может быть большой работы.

Чтобы лучше понять этот вопрос, давайте рассмотрим работу двигателя внутреннего сгорания. В цилиндре двигателя сгорает смесь бензина с воздухом, в результате чего создается большое количество тепла. Нагретый в цилиндре воздух имеет большее давление, чем холодный окружающий, и разница этих давлений приводит в движение поршень цилиндра. Чем больше разница давлений, а следовательно, и температур, тем больше работа, совершаемая поршнем.

Теперь вам понятно, что так сильно нагреть воздух океаны не смогут.

На этом не кончаются все сложности перехода тепловой энергии в механическую. В двигателе, например, не всё тепло превращается в работу: часть его в виде газа выходит наружу, в атмосферу.

АРС

Давайте проделаем вместе с вами, ребята, два простых опыта по превращению работы в тепло и тепла в работу.

Положите металлический стержень на наковальню или на большой камень и быстро и сильно ударяйте по стержню молотком. Через некоторое время стержень разогреется. В данном случае работа превратилась в тепло.

А теперь возьмем пробирку, нальём в неё до половины воды и плотно закупорим пробкой. Пробку предварительно смажем вазелином. Подержим пробирку над пламенем спиртовой горелки. Мы вскоре заметим, что пробка начнет медленно передвигаться вверх, а при более длительном нагревании с шумом вылетит. Этот опыт подтверждает закон перехода энергии из одного состояния (тепла) в другое (работу).

Во время последнего опыта будьте осторожны.

АРС

Для наших химических, да и не только химических опытов требуются часто различной формы стеклянные трубки. Сегодня мы научимся с вами изготовлять всевозможной формы трубки, из которых можно построить сложную химическую аппаратуру для нашей химической лаборатории.

Начнем с резки трубок. Для этого нужен лишь небольшой треугольный или плоский напильник. Стеклянные стержни и трубки диаметром до 10 мм разрезаем следующим образом: кладем трубку на край стола, прижимаем её рукой к столу и одним решительным, но не слишком сильным движением делаем напильником в нужном месте короткую царапину. Затем берем трубку в руки царапиной вверх и делаем движение, как будто хотим растянуть трубку. В месте царапины трубка лопнет. Помните, ребята, что трубку надо растягивать, а не сгибать. Если же с первого раза трубку не удастся разрезать, не применяйте слишком большую силу, а сделайте еще одну царапину, только более глубокую.

Часто требуется отрезать небольшой кусочек трубки. В таком случае к месту, где сделана царапина, надо приложить докрасна раскаленный стеклянный стержень.

После резки концы трубок становятся острыми. Чтобы они не портили резиновые соединительные трубки и не царапали руки, трубки надо слегка расплавить. Плавление концов трубок заключается в нагревании при одновременном вращении над пламенем спиртовой горелки.

Сгибание трубок гораздо сложнее, а его качество зависит от температуры расплавленного стекла. Если стекло перегреется, то есть будет слишком жидким, стенки трубки могут слиться или сильно уменьшится в месте сгиба диаметр трубки (см. рис. 1, а, Ь ). Такие трубки уже трудно исправить. Опытным стеклодувам, правда, это удаётся: один конец трубки они закупоривают, а затем, нагревая место плохого изгиба, выпрямляют трубку, вдувая в неё воздух через резиновый шланг.

Рис. 1

Как происходит сгибание трубки? Нагреваем её сначала над пламенем горелки, медленно вращая. Трубку держим обеими руками. Как только трубка станет мягкой, опускаем одну руку, а свободный конец трубки в силу своей тяжести опадет. Если будет опадать слишком быстро, надо немного придержать его.

Нужный угол изгиба устанавливаем, вынув трубку из пламени горелки. Времени вполне достаточно для того, чтобы даже согнуть её в виде буквы «U».

Часто требуется вытянуть трубку только в одном месте. Нагреваем её, вращая так же, как и при сгибании, а после размягчения стекла медленно растягиваем.

А теперь давайте вместе с вами сделаем две капиллярные трубочки. Для этого трубку диаметром 5–6 мм разогреем над пламенем спиртовки, растянем и разрежем в самом узком месте. Легко расплавив острые концы, получим две капиллярные трубки-пипетки, при помощи которых можно будет отмерять небольшие количества жидкостей для опытов.

С новым учебным годом, дорогие ребята!

Редакция

Основной прибор для проведения многих экспериментов — это спиртовая горелка. Её можно сделать самому из стеклянной баночки и крышки от коробки для обувного крема.

В крышке вырезаем узкое отверстие шириной 4 мм и длиной около 20 мм. Через это отверстие протягиваем фитиль, который делаем из хлопчатобумажных ниток, ваты или куска хлопчатобумажной материи.