Печатная работа ученика История паровых машин на уроках физики, опубликованная в сборнике региональной НПК школьников на базе УрГПУ

История паровых машин на уроках физики

Зарипов Артем

11 класс, Нижнетагильская ВШ № 27, г. Нижний Тагил

Руководитель: учитель физики Ивлева Т. И.

Раздел физики, изучающий общие законы тепловых явлений, называется термодинамикой. Термодинамика имеет большое значение для разработки и создания тепловых двигателей, широкое применение которых изменило ход мировой истории.

Тепловые двигатели - машины, производящие механическую работу в результате обмена теплотой с окружающими телами[ 8].

Так, мощный расцвет промышленности в 19 веке был связан с изобретением первого теплового двигателя - паровой машины.

Цель исследования заключалась в изучении принципа действия и истории создания паровой машины. Материалы данного исследования могут быть использованы на уроках физики при изучении вопросов: «Принцип действия тепловых двигателей», «Значение тепловых двигателей», при оформлении стенной газеты «Машина времени», на проводимых в школе «днях науки», на факультативных занятиях по физике.

Разработка и объяснения принципа действия тепловых машин основывается на двух началах термодинамики. В основе работы тепловых машин лежат замкнутые термодинамические циклы.

Вначале паровая машина предназначалась для использования в заводском производстве, но позднее паровой двигатель стали устанавливать на самодвижущихся машинах - паровозах.

Паровоз - автономный локомотив с паросиловой установкой, то есть использующий в качестве двигателя паровую машину. Паровозы были первыми передвигающимися по рельсам тяговыми транспортными средствами. Паровоз состоит из трёх основных частей: котла, паровой машины и экипажной части.

Используя материалы книг, составили хронологическую таблицу создания первых тепловых машин и парового транспорта:

Дата

Имя изобретателя

Устройство

3 век до н. э.

Архимед

Пушка Архимеда

Примерно 1-й век н. э.

Герон Александрийский

Геронов шар

15 век

Леонардо да Винчи

В рукописях рисунки с изображением цилиндра и поршня

16 век

Д. Бранк

Паровая турбина

17 век

Д. Папен

1-я паровая машина

18 век

Т. Ньюкомен и Коули

Паровая машина

1765 год

И. И. Ползунов

Паровая машина (1-я в России) с универсальным двигателем

1784 год

Дж. Уатт

Паровой двигатель

1769 год

Н. Кюньо

«Паровая телега»

1804 год

Р. Тревитик

Паровоз - 1й в мире

1829 год

Дж. Стефенсон

Локомотив «Ракет»

1834 год

Е. А. Черепанов и М. Е. Черепанов

1-й паровоз в России

Первый паровоз в России был построен в 1833-1834 гг. уральским крепостным механиком Ефимом Алексеевичем Черепановым и его сыном Мироном Ефимовичем на Нижнетагильском заводе целиком из отечественных материалов.

Он выгодно отличался от зарубежных паровозов оригинальными удачными конструктивными решениями.

Пятый номер «Горного журнал» за 1835 год приводит сведения о технических характеристиках паровоза[9,10].

При постройке паровоза русские механики внесли много технических новшеств, которые впоследствии нашли применение в паровозостроении: большую трубчатую поверхность нагрева котла, паровоз двигался не только вперед, но и назад.

Изготовление второго паровоза более мощного, перевозивший тысячу пудов (около 16, 4 т) груза, со скоростью до 16,4 км/ч закончили в марте 1835 г. У второго паровоза были несколько увеличены размеры котла и цилиндров, что позволило поднять мощность с 30 до 40 л. с. В отличие от первого паровоза, у второго колёса имели меньший диаметр.

Чертеж второго паровоза Черепановых

Очень важно, что в Нижнем Тагиле есть места, в которых всегда можно увидеть и узнать больше о замечательных изобретателях. Это, историко-краеведческий музей, у входа которого красуется макет первого паровоза, а в экспозиции рассказывается об исторических реалиях времени, когда он был изобретен.

И, безусловно, центром, где буквально витает дух изобретательства, является историко-технический музей «Дом Черепановых», экспозиция которого рассказывает о тагильских изобретателях. Там открылась выставка «Пароходных дел мастер», посвященная 210-летию Мирона Ефимовича Черепанова, где можно узнать о его разносторонней деятельности, увидеть мемориальные вещи этой семьи. И самое главное, здесь можно не только увидеть и узнать, но и самим попробовать сделать модель первого русского паровоза на мастер-классе по моделированию.

Макеты первого паровоза Черепановых можно увидеть в нижнетагильском краеведческом музее, Политехническом музее (Москва), в музее истории науки и техники Свердловской железнодорожной магистрали (Екатеринбург)

Сохраняются памятные места и здания, связанные с деятельностью изобретателей. Так на доме, где жила семья Черепановых, установлена мемориальная доска, горно-металлургический техникум носит имя изобретателей. Памятник Черепановым стоит на центральной площади города Нижнего Тагила.

Сейчас паровоз Черепановых - это яркий бренд Нижнего Тагила [9].

В 2016 году отмечается 182 года первому российскому паровозу.

Тепловые двигатели играют важную роль и в наше время. Без них невозможно представить себе ни жизнь современного общества, ни жизнь людей в будущем.

Литература:

1. Боголюбов А. Н. Творение рук человеческих. Естественная история машин. М.: Знание, 1988.

2. Васютинский В. Ф. Хранители «старого соболя». - Свердловск: Сред.-Урал. кн. изд-во, 1990.

3. Генденштейн Л. Э., Дик Ю. И. Физика. 10 кл.: Учебник базового уровня для общеобразоват. Учебн. Заведений.- 2-е изд.- М.: Илекса, 2007.

4. Глазунов А. Т. Техника в курсе физики средней школы. М., «Просвещение», 1977.

5. Книга для чтения по физике: Учеб. пособие для учащихся 6-7 кл. сред. шк. /Сост. И. Г. Кириллова.-2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1986.

6. Раков В. А. Локомотивы отечественных железных дорог (1845-1955), М.:Транспорт, 1995.

7. Физика - юным: Теплота. Электричество. Кн. для внеклассного чтения. 7 кл./Сост. М. Н. Алексеева. - М.: Просвещение, 1980.

8. Элементарный учебник физики: Учеб. пособие. В 3 т. / Под ред.Г. С. Ландсберга: Т. 1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. - 11-е изд. - М.: Наука. Физматлит, 1995.

9. tagilvariant.ru/news/culture/edet_edet_parovoz/

10. ru.wikipedia

11. historyntagil.ru/2_19_34.htm