Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания
план-конспект урока по физике (8 класс) по теме

8 класс.

Тема урока: «Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания».

Тип урока: Изучение нового материала.

Цели урока:

• Сформировать знание учащихся о работе пара и газа на примере изучения двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
• Ознакомить учащихся с устройством и принципом работы такого двигателя.

Задачи:

Обучающая – изучить понятие тепловых двигателей, добиться понимания учащимися назначения отдельных элементов ДВС, изучить принцип работы четырехтактного ДВС.

Воспитательная – стимулирование познавательной активности при обсуждении работы двигателя, используя компьютер; содействовать патриотическому воспитанию, напомнив о роли русских изобретателей в истории.

Развивающая – систематизировать знания учащихся по изученному материалу темы “Тепловые явления”, анализ экологической опасности ДВС.

Скачать:

Вложение	Размер
urok_2.12.doc	170.5 КБ
nachalo.ppt	73.5 КБ
okonchanie.ppt	1.29 МБ
prodolzhenie_uroka.ppt	944 КБ
razdatochnyy_material.doc	30 КБ

Предварительный просмотр:

Тема урока: «Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания».

Тип урока: Изучение нового материала.

1. Сформировать знание учащихся о работе пара и газа на примере изучения двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
2. Ознакомить учащихся с устройством и принципом работы такого двигателя.

Обучающая – изучить понятие тепловых двигателей, добиться понимания учащимися назначения отдельных элементов ДВС, изучить принцип работы четырехтактного ДВС.

Воспитательная – стимулирование познавательной активности при обсуждении работы двигателя, используя компьютер; содействовать патриотическому воспитанию, напомнив о роли русских изобретателей в истории.

Развивающая – систематизировать знания учащихся по изученному материалу темы “Тепловые явления”, анализ экологической опасности ДВС.

Оборудование: ноутбук, мультимедийный проектор, презентация 1, презентация 2, модель ДВС, таблица.

Цель: подготовка учащихся к активному восприятию материала, заинтересованность учащихся.

Сегодня мы с вами продолжим изучать тепловые явления. Развитие техники зависит от умения использовать громадные запасы внутренней энергии, которые содержатся в топливе.

Cкажите, пожалуйста, обладаете ли вы внутренней энергией? Откуда она в вас берется? На что вы ее расходуете?

Прежде чем приступить к изучению нового материала, давайте вспомним, что вы изучали ранее.

Цель: проверить уровень знаний, провести подготовку к изучению нового материала.

? Что такое внутренняя энергия?

? Способы изменения внутренней энергии?

(заполняется схема слайд 1 презентация 1 )

Если раньше мы говорили об изменении внутренней энергии путем теплообмена, то теперь более подробно рассмотрим вопрос об изменении внутренней энергии посредством совершения работы и о практическом использовании этого явления в тепловых двигателях.

Использовать внутреннюю энергию – это значит совершать за счет ее полезную работу.

Для того чтобы понять, как это сделать, выполним опыт.

Посмотрим опыт ( компьютерная анимация: принцип работы тепловых двигателей – слайд 2 )

1. За счет чего выскочила пробка?

Откройте учебник на стр. 52 и в третьем абзаце найдите ответ на вопрос.

Ответ: За счет давления пара.

1. В какую энергию перешла энергия пара?

Ответ: Энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь, совершает работу – выталкивает пробку.

Можно ли сказать, что пробирка с кипящей в ней водой и вылетающей пробкой является моделью теплового двигателя? Как вы думаете, где данное явление используется в технике? ( компьютерная анимация: принцип работы тепловых двигателей – слайд 3 )

Ответ: Да. Используется в работе тепловых двигателей.

И тема сегодняшнего урока «Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания» (слайд 1 презентация 2)

Сегодня на уроке мы с вами поговорим о ТД, об их устройстве и принципе работы. Мальчишки в своей жизни уже, наверно, не раз ходили с папами в гараж. Но я думаю, что и девочкам знания о ТД будут полезны, так как сейчас все больше женщин садится за руль автомобиля.

III этап. Исторический экскурс (слайд 2 презентация 2).

Цель: развитие интереса изучения физики, расширение кругозора учащихся.

От рождества Христова человечество живет на Земле уже более 2000 лет. И что же оно сотворило с нашей планетой за эти годы? Мне кажется, что Земля уже давно посылает сигналы SОS своим собратьям по Вселенной. У Земли много проблем, но одна из них — тепловые машины. Сейчас мы с вами постараемся совершить небольшой экскурс в историю и вспомнить, как это начиналось.

Еще в 3 веке до н.э. греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла паром. Рисунки пушки Архимеда были позднее найдены в рукописях Леонардо да Винчи. При стрельбе один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась, и пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Ствол пушки представлял собой, как бы цилиндр, по которому, как поршень, скользило ядро.

2000 лет назад греческий ученый Герон описал прибор, получивший впоследствии название «шар Герона», который является прототипом реактивной турбины.

(слайд 3 презентация 2).

А затем началась эпоха изобретения и усовершенствования тепловых машин.
1763 год — изобретение паровой машины Дж. Уаттом имело исключительно большое значение для перехода к машинному производству, стали возможным изобретения: парохода (1807 г.), паровоза (1814 г.), в 1887 г. Лавеленом изобретена паровая турбина, что позволило увеличить мощность электростанций.

Почти через 100 лет после изобретения Уатта и Ползунова француз Ленуар сконструировал двухтактный двигатель, в 1876 году немец Отто построил четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

(слайд 4 презентация 2).

1885 г. — состоялись первые испытания трехколесного самохода, изготовленного Карлом Бенцем. В 1886 г. изобретатель получил патент на свое самоходное детище.

1886 г. — официально признанный год рождения автомобиля. Его создателями считаются немецкие инженеры Готлиб Даймлер и Карл Бенц.

(слайд 5 презентация 2).

1894 г. — немецкие конструкторы Хильдебранд и Вольфмюллер создали свой первый мотоцикл.

1893 г. — фирма «Бенц» выпустила первые четырехколесные автомобили.

(слайд 6 презентация 2).

1896 г. — в Петербурге на заводах фирмы «Фрезе и К°» был построен первый российский автомобиль.

(слайд 7 презентация 2).

1900 г. — состоялась первая поездка по парижским улицам автомобиля, изготовленного Луи Рено. За элегантность и необычные формы автомобиль называли «шкатулкой на колесах».

1900 г. — Даймлер приступил к выпуску самого известного своего автомобиля, получившего название «Мерседес». Автомобиль стал, по мнению историков, прототипом современного автомобиля.

IV этап. Динамическая пауза.

Цель: воспитывает чувство ответственности у учащихся за свое здоровье.

Пальчиковый массаж: поглаживая поочередно пальцы рук, улучшают работу соответствующих органов:

большой — головной мозг.

V этап. Изучение новой темы

Цель: реализуются обучающие задачи урока, идёт активизация мыслительной и самостоятельной деятельности учащихся, воспитывается чувство уверенности в высказывании своего мнения.

Тепловой двигатель – это устройство, совершающее работу за счет тепловой энергии.

Тепловая машина – это тепловой двигатель, работающий циклично.

Из всего многообразия тепловых двигателей мы познакомимся с ДВС. Так что же принесли в мир тепловые машины – добро или зло. Давайте вместе размышлять. Приглашаю вас отправиться в путешествие за знанием, на таком транспорте, где используется ДВС, а для этого нам предстоит узнать:

1. Почему двигатель называют ДВС.
2. Устройство двигателя внутреннего сгорания.
3. Схему работы такого двигателя.

ДВС – очень распространенный вид ТД. ДВС работают на жидком топливе или горючем газе.

Какие виды жидкого топлива вы знаете?

Где сгорает топливо в этом двигателе?

Само название ДВС говорит о том, что топливо сгорает внутри самого двигателя — прямо в цилиндре. ДВС работают на жидком топливе (бензин, керосин) или на горючем газе.

ДВС – это двигатель, топливо в котором сгорает внутри самого двигателя.

Рассмотрим устройство ДВС на макете.

(вместе с учащимися рассматриваем интерактивную модель ДВС)

Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень 3, соединенный при помощи шатуна 4 с коленчатым валом 5. На валу укреплен тяжелый маховик для уменьшения неравномерности вращения вала. В верхней части цилиндра имеются два клапана 1 и 2, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через клапан 1 поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 6, а через клапан 2 выпускаются отработавшие газы. В таких двигателях постоянно происходит сгорание горючей смеси (пары бензина и воздуха). При сгорании этой смеси образуются газы, температура которых порядка 1600-1800 0 С.

(слайд 8 презентация 2 ).

Рассмотрим принцип работы ДВС на модели.

Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками.

Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня. Один рабочий цикл в двигателе происходит за 4 хода поршня или такта. Поэтому такие двигатели называются четырёхтактными. Рассмотрим более подробно каждый такт.

Учащиеся: пытаются сами объяснить работу двигателя в каждом такте.

Затем учитель ещё раз останавливается на этом, объясняя подробнее с использованием таблицы.

(компьютерная анимация ДВС – слайд 4).

1такт — впуск: при повороте вала поршень опускается вниз. Объём над поршнем увеличивается, в цилиндре создается разрежение, клапан 1 открывается и в цилиндр входит горючая смесь. В конце такта цилиндр заполняется горючей смесью и клапан 1 закрывается.

2 такт — сжатие: при дальнейшем повороте вала поршень начинает двигаться вверх и сжимает горючую смесь, когда поршень доходит до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь возгорается от электрической искры и быстро сгорает.

3 такт — рабочий ход: образующиеся при сгорании смеси газы давят на поршень и он движется вниз. В этом случае двигатель совершает работу. Этот такт называется рабочим ходом.

Во 2 и 3 тактах оба клапана закрыты.

4 такт — в конце 3 такта клапан 2 открывается и через него продукты сгорания выходят в атмосферу. В течение такта поршень движется вверх. В конце такта клапан 2 закрывается.

Итак, цикл двигателя состоит из 4 тактов. Давайте вспомним их ещё раз.

Учащиеся: ещё раз называют названия тактов, затем их записывают в тетрадях. Записи тут же проверяются.

Для более наглядного восприятия нового материала используется компьютерное моделирование работы двигателя внутреннего сгорания.

(компьютерная анимация ДВС – слайд 5).

VI этап. Первичное закрепление

(слайд 1 презентация 3).

Цель: отработка, базовых знаний, выполнение заданий по образцу

Вызвать учащегося и на модели продемонстрировать устройство и такты ДВС.

Цель: изучить вредное воздействие ТД на окружающую среду , анализ экологической опасности ДВС.

(слайд 2 презентация 3).

Р.Рождественский дал очень точный и емкий образ нынешней действительности:

Пирсы и перроны,

Леса без птиц и земли без воды…

Все меньше — окружающей природы,

Все больше – окружающей среды.

Составлен рейтинг самых «грязных» автомобилей в мире, которые выбрасывают в атмосферу наибольшее количество вредных веществ.

И в этом списке сплошь и рядом дорогущие спортивные суперкары и лимузины. Именно они являются главными врагами чистого воздуха (компанию им составил огромный Hummer H2).

Если сейчас в среднем обычные легковушки выбрасывают в атмосферу 120-150 г/км вредных веществ, то у лидера списка Bugatti Veyron этот показатель намного больше. Его 1001-сильный мотор выкидывает на каждый пройденный километр сразу 571 г!

На втором месте идет Lamborghini Murcielago (495 г/км),

а замыкает это «грязную» тройку призеров Ferrari 599 GTB (490 г/км). Стоит отметить, что в списке присутствует сразу три Ferrari.

То есть именно эту итальянскую компанию можно назвать производителем самых «грязных» автомобилей в мире.

VIII этап. Мозговой штурм (контроль и коррекция)
Цели : контроль за усвоением знаний, умений и навыков.

Тест (слайды 6-13 презентация 3).

IX этап. Домашнее задание.

Цель : подготовка учащихся на выполнение домашнего задания, развитие интереса к изучению физики.

1. §§ 21, 22
2. Какие экологические проблемы породили тепловые двигатели? Каковы пути их решения? (К чему приводит загрязнение почвы СО? СО 2 ? Свинцом? Сажей? NO 2 ?)

Учащиеся: записывают в дневники.

X этап. Подведение итогов.

Цель : воспитание интереса изучения физики.

Учитель: Хочется отметить, что научно-технический прогресс неуклонно совершенствует конструкции, технические характеристики автомобилей. Важным на современном этапе является создание новых экономичных и экологически чистых машин. Это — машины нового века, новых технологий. Это – машины будущего. Может быть кто-то из вас и будет изобретателем этих машин. Желаю вам в этом удачи.

Стихотворение Н. Аникина:

Если мы вредим природе,
Мы вредим самим себе.
С юных лет должны ребята
Все живое охранять.
Чтоб за страшную ошибку
На природу не пенять.
Лозунг жив еще в народе,
Повторяй его везде
Продлеваешь жизнь природе –
Продлеваешь жизнь себе.

Тема «Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания. Паровая турбина. КПД теплового двигателя»

Урок № ______. Дата «___»__________

Тема «Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания. Паровая турбина. КПД теплового двигателя»

· Сформировать знание учащихся о работе пара и газа на примере изучения двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

· Ознакомить учащихся с устройством и принципом работы такого двигателя.

· Развивать умение работать с текстами учебника, находить ответы на предложенные вопросы, сравнивать и сопоставлять изучаемые процессы (такты в работе двигателя).

· Раскрыть взаимосвязь развития природы, техники и общества.

· Воспитывать аккуратность, организованность, любознательность учащихся к творчеству классиков науки и технике, как средство самореализации личности, любовь к природе (уделяя вопросам охране окружающей среды).

2. Проверка домашнего задания.

Подумайте как можно определить влажность воздуха в кабинете при помощи имеющихся на столе приборов?

· Таблица психрометрическая (справочник)

В тетради запишите:

1) t1 =…… 0С температура «сухого» термометра

2) t2 =…… 0С температура «влажного» термометра

4) φ = …..% по психрометрической таблице

Ответьте письменно на вопросы.

3. Формулировка темы и цели урока.

До конца XVII – начала XVIII веков человек не построил никаких двигателей, кроме ветряного и водяного. Созданием новых двигателей люди в те времена не занимались потому, что все хозяйство держалось на рабах, а позже в средние века – на крепостных, которые выполняли почти всю работу, необходимую для жизни общества.

Но вот в городах начали зарождаться новые ремесленные цеха, а позднее более крупные производства – мануфактуры, где труд был разделен на отдельные операции – несложные операции. Поскольку простую операцию может выполнить машина, появляются различные виды машин. Для изготовления машин требуется много металла, а для его выплавки – угля. Уголь нужно добывать из глубоких шахт, и перед людьми встали вопросы: как приводить в движение машины; чем откачивать воду из шахт; чем заменить труд лошадей, перевозивших уголь на большие расстояния; как избавиться от зависимости движения кораблей от ветра и др. Люди поняли, что надо создать такой двигатель, который мог бы выполнять любую работу, не будучи связан с водой, не зависящий от погоды, способный приводить в действие самые разнообразные механизмы. Новый двигатель должен был иметь малые размеры, вес, работать от источника энергии, который находился бы тут же на машине. И человек построил такой двигатель, точнее, двигатели. Это были тепловые двигатели (на доске появляется тема урока). Первый тепловой двигатель был изобретен Джеймсом Уаттом в конце VII века.

В тепловых двигателях внутренняя энергия рабочего тела (им является пар или газ) превращается в механическую энергию. Для того чтобы пар или газ совершили работу, их надо нагреть до высокой температуры. Расширяясь, они совершают работу.

Давайте проследим протекание этих процессов на опыте.

Ø Опыт. Выталкивание паром пробки из пробирки.

При нагревании воды увеличивается масса пара, находящегося под пробкой, его давление, и наступает момент, когда пар выталкивает пробку – совершает работу. При этом внутренняя энергия пара превращается в механическую энергию.

Устройства, в которых внутренняя энергия пара или газа (рабочего тела) превращается в механическую энергию, называются тепловыми двигателями.

Обратите внимание на то, что пар выходит еще горячий, хотя часть энергии он израсходовал на совершение работы. Ту часть энергии, которую пар сохранил, выходя из пробирки, он отдает воздуху, имеющему более низкую температуру. В физике любое тело, которому отработанный газ или пар отдают оставшуюся у них после совершения работы энергию, называют холодильником.

Рассмотрим схему теплового двигателя.

Энергия топлива®энергия газа (пара) ®газ расширяется®газ совершает работу (газ охлаждается) ® часть его внутренней энергии ®кинетическая энергия

Для характеристики работоспособности двигателей вводят понятие коэффициента полезного действия. С этим понятием вы были уже знакомы в курсе физики 7-го класса. Впервые ввел в науку и технику понятие коэффициента полезного действия двигателя французский инженер Сади Карно.

.

Виды тепловых двигателей

Двигатели внутреннего сгорания

Паровые и газовые турбины

Леонардо да Винчи

Герон (древний Китай)

Ø Работа в группах по изучению тепловых двигателей (3 ряда) с последующим обсуждением в классе и заполнением таблицы.

Двигатель внутреннего сгорания

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.

Паровые машины использовались как приводной двигатель в насосных станциях, локомотивах, на паровых судах, тягачах, паровых автомобилях и других транспортных средствах. Паровые машины способствовали широкому распространению коммерческого использования машин на предприятиях и явились энергетической основой промышленной революции XVIII века. Позднее паровые машины были вытеснены двигателями внутреннего сгорания, паровыми турбинами, электромоторами и атомными реакторами, КПД которых выше.

Схема паровой машины: 1 — поршень; 2 — шатун; 3 — коленчатый вал; 4 — маховик.

Для привода паровой машины необходим паровой котёл. Расширяющийся пар давит на поршень или на лопатки паровой турбины, движение которых передаётся другим механическим частям. Одно из преимуществ двигателей внешнего сгорания в том, что из-за отделения котла от паровой машины они могут использовать практически любой вид топлива — от дров до урана.

Две с половиной тысячи лет назад, т. е. в III веке до нашей эры греческий ученый математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Ее описания были найдены спустя 18 столетий в рукописях великого Леонардо да Винчи. Как она стреляла? Один конец ствола сильно нагревали на огне, затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Сам Леонардо да Винчи задумывался над тем, как использовать внутреннюю энергию пара. На одном из его рисунков изображен цилиндр с поршнем. В нем находится вода, которая подогревается. В результате нагрева пар, расширяясь и увеличиваясь в объеме, ищет выход и толкает поршень. Во время движения вверх поршень совершает работу. Чтобы поршень возвратился назад, цилиндр обливали холодной водой – пар конденсировался и тяжелый поршень опускался вниз. Это был первый паровой двигатель, но он не получил распространения.

Попытки построить паровые двигатели предпринимались многими изобретателями, но самой удачной была машина, построенная англичанином Т. Ньюкоменом в 1711 году.

В конце XVIII в. в России на Алтае работал гениальный русский изобретатель Иван Ползунов. Он значительно усовершенствовал паровую машину. Ему принадлежит честь создания проекта первого универсального парового двигателя – паровой машины – она приводила в действие воздуходувные меха, нагнетающие воздух в плавильные печи. Но она проработала 43 часа и встала навсегда (котел дал течь, кожа, которой были обтянуты поршни, истерлась). Об этой машине вскоре забыли. Восстановить свое детище Иван Ползунов не мог, так как машина была пущена в работу уже после смерти изобретаг.). Он умер в возрасте 38 лет.

Создателем универсального парового двигателя, который получил большое распространение, стал английский механик Джеймс Уатт. Он построил двигатель, который годился для любой машины и их стали ставить на машины, корабли, паровозы. Но к. п.д. паровой машины не превышали 15-20%.

Паровые машины могут быть классифицированы по их применению следующим образом: стационарные машины, паровой молот, транспортные машины

Паровые машины использовались для привода различных типов транспортных средств, среди них: пароход, сухопутные транспортные средства (паровой автомобиль, паровоз, локомобиль, паровой трактор, паровой экскаватор, и даже паровой самолёт).

В России первый действующий паровоз был построен Е. А. и на Нижне-Тагильском заводе в 1834 году для перевозки руды. Он развивал скорость 13 вёрст в час и перевозил более 200 пудов (3,2 тонны) груза. Длина первой железной дороги составляла 850 м.

Основным преимуществом паровых машин является то, что они могут использовать практически любые источники тепла для преобразования его в механическую работу. Это отличает их от двигателей внутреннего сгорания, каждый тип которых требует использования определённого вида топлива. Наиболее заметно это преимущество при использовании ядерной энергии, поскольку ядерный реактор не в состоянии генерировать механическую энергию, а производит только тепло, которое используется для выработки пара, приводящего в движение паровые машины (обычно паровые турбины). Кроме того, есть и другие источники тепла, которые не могут быть использованы в двигателях внутреннего сгорания, например, солнечная энергия.

Паровой двигатель, выпускающий пар в атмосферу, будет иметь практический КПД (включая котёл) от 1 до 8 %, однако двигатель с конденсатором и расширением проточной части может улучшить КПД до 25 % и даже более. Тепловая электростанция с пароперегревателем и регенеративным водоподогревом может достичь КПД%.

Такие различия в эффективности происходят из-за особенностей термодинамического цикла паровых машин. Например, наибольшая отопительная нагрузка приходится на зимний период, поэтому КПД ТЭЦ зимой повышается.

Двигатель внутреннего сгорания

Паровую машину из-за ее низкого к. п.д. к середине XIX века начинают вытеснять двигатели внутреннего сгорания. Прообразом первого двигателя внутреннего сгорания могут служить такие виды оружия как пушка, ружья, используемые с давних времен. В их ствол засыпали порох, клали ядро или патрон и поджигали порох. Пушка или ружье стреляли. Еще в конце XVII – начале XVIII в. Дени Папен придумал устройство, в котором под поршень цилиндра надо было насыпать порох и поджечь его. Образовавшиеся газы должны были, расширяясь поднять поршень. Затем цилиндр нужно было облить водой и поршень должен был опуститься вниз под действием собственной силы тяжести. Такова была идея, но при первом же испытании машина была разрушена взрывом. На создание новой машины у изобретателя не было денег. Это был прообраз современного двигателя внутреннего сгорания. Первый двигатель внутреннего сгорания пригодный к использованию был изобретен французским изобретателем Ленуаром. Его двигатель был похож на паровую машину, но в цилиндр поступал не пар, а горючая смесь, поджигаемая свечой.

Но к. п.д. двигателя Ленуара был всего 3-5%. Немецкий механик – самоучка Николай Отто в 1878 году создал первый двигатель, работавший по четырехтактному циклу и имеющий к. п.д.22%.

Двигатель состоит из цилиндра, в котором, перемешается поршень, соединенный посредством шатуна, с коленчатым валом. На валу укреплен тяжелый маховик, предназначенный для уменьшения неравномерности вращения вала.

В верхней части цилиндра имеется клапаны, которые открываются и закрываются механически при помощи распределительного вала, свеча.

Сгорание топлива происходит внутри двигателя. Двигатель работает на жидком топливе. Повторяющийся рабочий цикл двигателя состоит из четырех процессов (тактов):

В автомобилях чаще используют четырехцилиндровые ДВС, которые обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.

Как бензиновый ДВС, так и дизель выбрасывают в атмосферу весьма горячие газы (около 500—600 °С). Это снижает их КПД: у бензиновых двигателей он равен 20—25%, у дизеля — 30—36%.

При всех достоинствах ДВС, широкое их применение заметно влияет на экологическое состояние, особенно в крупных городах, поэтому работы по улучшению экологичности ДВС ведутся непрерывно

В 1629 году итальянец Бранка создал проект колеса с лопатками. Оно должно было вращаться, если струя пара с силой ударяет по лопаткам колеса. Это был первый проект паровой турбины, которая впоследствии получила название активной турбины.

Схема простейшей турбины изображена на рисунке

На вал 5 насажен диск 4, по ободу которого закрепелены лопатки 2. Около лопаток раположены трубы – сопла 1, в которые поступает пар 3 из котла. Струи пара, вырывающиеся из сопел, оказывают значительное давление на лопатки и приводят диск турбины в быстрое вращательное движение.

В современных турбинах применяют не один, а несколько дисков, насаженных на общий вал. Пар последователньо проходит через лопатки всех дисков, отдавая каждому из них часть совей энергии. Постепенно находят все более широкое применение газовые турбины, в которых вместо пара используются продукты сгорания газа.

Но турбостроение по существу началось только с конца XIX в., когда стала ощущаться нужда в быстроходном двигателе. В 1883 году шведский инженер Лаваль получил патент на активную паровую турбину. У первых паровых турбин был существенный недостаток: из-за огромной скорости струи пара скорость вращения турбины была излишне велика. Уменьшить скорость вращения турбины смогли, укрепив на диске не один ряд лопаток, а больше и применив несколько ступеней давления.

Паровая турбина имеет ряд достоинств: ее к. п.д. достигает 40%, если велики давление и температура пара; вал паровой машины вращается плавно и равномерно; турбина занимает мало места; вода, получаемая при конденсации отработанного пара, очень чиста, что весьма важно для питания паровых котлов.

В настоящее время паровые турбины являются почти единственным тепловым двигателем на мощных тепловых электростанциях, служат основным двигателем на крупных судах, турбины средних размеров и даже небольших мощностей применяют для привода насосов, воздуходувок и пр. Газовые турбины устанавливаются на мощных грузовых машинах типа БелАЗ.