Техника - молодёжи 1959-08, страница 20

РАБОТЫ ЛАУРЕАТОВ ЛЕНИНСКОЙ ПРЕМИИ

Тепло и пар

М. ВУКАЛОВИЧ, профессор, лауреат Ленинской 'Премии И. КОНФЕДЕРАТОВ, профессор Рис. С. ВЕЦРУМБА

О кафедре теоретических основ теплотехники в МЭИ, которой заведует профессор Михаил Петрович ВУКАЛОВИЧ, говорят кратко, но выразительно: «гЭта кафедра выпускает ученых». Среди учеников Михаила Петровича — члены-корреспонденты АН СССР, доктора и кандидаты наук.

Михаил Петрович — старый профессор МЭИ. Его знает и любит не одно поколение теплоэнергетиков. Его труды по теоретическим основам теплотехники считаются классическими.

Много тысячелетий тому назад первобытный человек начал использовать живительные свойства теплоты, научившись добывать огонь. И сейчас втот дар природы — величайшее сокровище человека. Свыше 97% энергетического баланса мира в наше время составляет теплота. Основная отрасль современной энергетики — электрификация — на 80°/с базируется на использовании тепла. Семилетний план развития народного хозяйства СССР на 1959 — 1965 годы за главное направление развития энергетики принимает строительство тепловых электростанций. Именно они в недалеком будущем выведут нашу страну на первое место в мире по энерговооруженности. За счет затраты теплоты мощные турбины гигантских тепловых электростанций будут вращать валы генераторов электрического тока.

Как происходит превращение тепла в работу. Основную роль тут играет тепловой двигатель. Беспорядочное, невидимое движение молекул он организует, систематизирует и превращает в упорядоченное, видимое движение вала двигателя.

Нагреем под поршеньком нехитрого прибора (см. рис.) воздух. Газ расширится, увеличит свой объем и поднимет поршень с грузом вверх, совершив работу, равную произведению веса груза на перемещение (Р X Н). В рабочем теле (воздухе) произойдут заметные изменения. Из холодного оно станет горячим, увеличит свой объем. Рабочее тело изменит свое состояние. Без изменения состояния не было бы и работы.

Во время опыта воздух ис только поднял груз, но и нагрелся. Это означает, что только часть подведенного тепла пошла на совершение работы. Другая часть затрачена на нагревание рабочего тела, на изменение его внутренней энер

гии. В нашем опыте наглядно проявился один из величайших законов природы — закон сохранения и превращения энергии. Он называется также первым законом термодинамики и гласит, что тепло, сообщенное рабочему телу, точно соответствует сумме из увеличения внутренней энергии тела и совершенной внешней работы.

Первый закон термодинамики убедительно подтверждает материальность мира и имеет всеобщее значение: он справедлив для явлений, протекающих в слабом велосипедном моторчике, и для величественных космических процессов.

Тепловой двигатель — периодически действующая машина. Периодическое действие в нашем опыте можно было осуществить при помощи так называемых «источников» тепла с разными температурами: пламя горелки (горячий источник) и охлаждающая вода (холодный источник). Без двух источников теплоты с разными температурами работа теплового двигателя совершенно невозможна, как невозможна работа водяного колеса, сооруженного не на реке, а на берегу спокойного озера. Об этой особенности превращения теплоты в работу говорит второй закон термодинамики. Попутно этот закон устанавливает условия, при которых работа теплового двигателя будет осуществляться при наименьших затратах тепла.

Для эффективного превращения теплоты в работу нужно всесторонне исследовать состояние рабочего тела и проследить характер изменений состояния, на

зываемых процессами. Это не так просто. И состояние рабочего тела и процесс его изменения невидимы глазом. Для того чтобы судить о них, следует применить научный метод, сущность которого можно понять из другого опыта.

Соединим полость цилиндра с трубкой, залитой ртутью, — манометром. Когда под давлением воздуха, заключенного в цилиндре, поршень будет двигаться вправо, ртуть в манометре будет опускаться, показывая изменение давления (Р), а перемещение поршня будет показывать изменение объема. Давление и объем (удобнее — удельный объем v, то есть объем одного килограмма рабочего тела) являются видимыми показателями состояния рабочего тела и называются параметрами. В первом опыте объем изменялся в зависимости от температуры (Т), которая является третьим параметром.

Как действует этот простейший двигатель. понятно без пояснений. А ведь так работают, в сущности, все тепловые машины.

Каждое отдельное состояние рабочего тела характеризуется вполне определенным значением его параметров. Они тесно связаны между собой. Если увеличить температуру, то увеличится давление или объем. Если увеличить объем — упадет температура и понизится давление. Если увеличить давление — объем уменьшится или возрастет температура. По значению двух параметров легко подсчитать значение третьего.

Передвигая поршень и откладывая на листе бумаги высоту столбика ртути по

ГИГАНТЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ РОЖДАКШ ИЗ ЭТИХ ТАБЛИЦ

Группа профессоров Московского энергетического института долго и плодотворно трудилась над изучением свойств воды и водяного пара при так называемых «■высоких параметрах»: давлениях до 10ОО атмосфер и температурах до 1000°С. Работа ученых, подготавливающих возможность технического прогресса теплоэнергетики, высоко отмечена в нашей стране. 22 апреля 1959 года профессору М. П. Вукалсвичу, члену-корреспонденту АН СССР профессору В. А. Кириллину и доктору технических наук А. Е. Шейндлину присуждено высокое звание лауреатов Ленинской премии.

Работа московских ученых — это прежде всего вклад в теорию теплотехники.

Значение таблиц и диаграмм, составленных ими, в полной мере можно оценить, лишь хорошо зная основы учения о теплоте — термодинамики. Поэтому прежде чем рассказывать об огромном практическом значении работы новых лауреатов Ленинской премии, редакция решила дать небольшое теоретическое вступление. К практическим проблемам теплоэнергетики в текущем семилетии мы вернемся в следующих номерах.

Мы обратились к одному из лауреатов, Михаилу Петровичу Вукаловичу, а также к профессору Ивану Яковлевичу Конфе' дератову с просьбой рассказать, почему энергетики так стремятся повышать параметры водяного пара. Ответ ученых публикуем.

16