Молодежь и наука - третье тысячелетие 2018

247 К. И. Струкова Факультет математики, физики и информатики, V курс (очная форма обучения) Научный руководитель – А. И. Грибков ДЕМОНСТРАЦИЯ ТЕПЛОВОЙ МАШИНЫ НА ПРИМЕРЕ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА Демонстрационные эксперименты при изучении различных разделов фи- зики представляют интерес, как в научном, так и прикладном аспекте. К при- меру, при изложении теоретического материала преподавателю важно под- креплять свои слова на практике в виде демонстраций. Проведение опытов требует весьма упорной подготовительной работы со стороны педагога. К то- му же не всегда есть возможность проведение эксперимента непосредственно на занятии. Причинами этого может служить как недостаточное число ауди- торных часов по предмету, так и техническая сторона вопроса. Решением этих проблем является качественная постановка эксперимента с последующей ви- деозаписью опыта для дальнейшего многократного использования на ауди- торных занятиях [1, 2]. В настоящей работе рассматривается одна из тем термодинамики «Тепло- вые машины», которые широко применяются в нашей жизни. В рамках данной темы учащиеся знакомятся с такими примерами как двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, двигатели Отто, Дизеля и др. Однако возможность натурной демонстрации работы этих двигателей отсутствует. В тоже время еще одним из таких примеров является двигатель Стирлинга. Для его работы не требуется высоких температур. Поэтому его демонстрация не только интересна, но и безопасна. Двигатель Стирлинга представляет собой 2 цилиндра, большой и малый. Большим цилиндром является корпус, верхние и нижние стенки изготовлены из металла, а боковые – из пластика, для уменьшения теплопроводности (рис. 1). Малый цилиндр выполнен из пластика. В качестве рабочего поршня использу- ется мембрана. Вытеснитель Вытеснитель Горячий воздух Холодный воздух Рис. 1