Реши задание на изображении
Краткий ответ
1. Газотурбовоз — локомотив, у которого колёса вращает газотурбинный двигатель. Основные элементы установки: компрессор → камера сгорания → турбина, а также топливная система (бак/газ), система передачи мощности на колёсные пары, выхлоп, экипажная часть (тележки, колёсные пары).
2. Работа газотурбинного двигателя (4 этапа):
- воздух засасывается и сжимается компрессором;
- в камеру сгорания подаётся топливо, оно горит в сжатом воздухе;
- раскалённые горячие газы бьют по лопаткам и раскручивают турбину;
- турбина через редуктор/электрическую передачу вращает колёса → механическая работа, движение.
3. Части паровоза: котёл (вода→пар), топка (сжигание топлива), дымовая труба (выход газов + тяга), цилиндры с поршнями (пар толкает поршень), шатуны/дышла (передают движение колёсам), колёса, кабина машиниста, тендер (запас угля и воды).
4. Цепочки энергии:
- газотурбовоз: топливо → горячие газы → турбина → передача мощности → движение;
- паровоз: топливо → нагрев воды → пар → поршень → движение.
5. Сравнение: общее — оба тепловые машины на топливе, оба везут состав по рельсам, есть кабина и колёсные пары. Различия — рабочее тело (газы / пар), устройство (турбина / котёл + поршень), КПД (выше / ниже), топливо (газ, дизель / уголь), нужен ли запас воды.
Принцип, который объединяет задания 2, 4 и 5
Любой тепловой двигатель работает по одной схеме:
$$\text{топливо} \rightarrow \text{теплота} \rightarrow \text{рабочее тело} \rightarrow \text{механическая работа}$$
Разница только в рабочем теле и в том, как оно двигает машину:
| Газотурбовоз | Паровоз | |
|---|---|---|
| Рабочее тело | горячие газы | пар (вода) |
| Что движется | вращается вал турбины | ходит поршень в цилиндре |
| Как передаётся на колёса | редуктор / электропередача | шатун и дышло напрямую |
Отсюда сразу получаются обе цепочки из задания 4: у них одинаковое начало (топливо) и одинаковый конец (движение), а середина разная.
Почему у турбины выше КПД: в паровозе пар сначала надо получить в котле, часть тепла уходит с дымом и отработанным паром, плюс потери на трение в поршне. В газовой турбине газы действуют на лопатки напрямую, поэтому потерь меньше — но всё равно много тепла уходит в выхлоп, поэтому КПД газотурбовоза ~30 %, а паровоза всего 5–10 %.
Проверка: цепочки «топливо → … → движение» начинаются и заканчиваются одинаково, значит энергия не берётся из ниоткуда и не исчезает — она только превращается. Это и есть главный вывод темы.
Обсуждение
2 сообщенияКратко
1. Газотурбовоз — локомотив с газотурбинным двигателем: компрессор → камера сгорания → турбина → передача на колёса.
2. Работа двигателя: воздух сжимается → топливо горит в камере сгорания → горячие газы вращают турбину → турбина через редуктор крутит колёса.
3. Части паровоза: котёл, топка, труба, цилиндры с поршнями, шатуны/дышла, колёса, кабина, тендер (уголь и вода).
4. Цепочки энергии:
- газотурбовоз: топливо → горячие газы → турбина → движение;
- паровоз: топливо → вода → пар → поршень → движение.
5. Сравнение: общее — тепловые машины на топливе, везут состав по рельсам. Различия — рабочее тело (газы / пар), механизм (турбина / поршень), КПД (выше / ниже), топливо (газ, дизель / уголь).
