3.4.3. Основы термодинамики

Тема: Тепловые машины.

Есть очень интересная игрушка, которую целесообразно продемонстрировать при изучении этой темы – «Шарик, который сам бегает».

Эта игрушка очень простая. На свинцовые концентрические «рельсы», которые имеют треугольное сечение, кладется медный или бронзовый шарик, диаметр которого в 2 – 3 раза больше размеров рельсов (рис. 3.49). Как только экспериментатор отпускает шарик, поставленный на рельсы, шарик начинает без причины кататься по рельсам, описывая «бесконечно» один круг за другим. Если шарик остановить, а затем отпустить, тогда он покатится снова. Объяснение не сложное. Шарик предварительно нагревают. Теплопроводность свинца сравнительно невелика. Поэтому шарик, касаясь рельсов, нагревает места контакта. Свинец, расширяясь, образует небольшие бугорки на рельсах, по которым шарик скатывается, дальше такие бугорки образуются непрерывно вслед за движением шарика и постоянно толкают его дальше. К тому моменту, когда он вернется к исходному месту, рельсы успевают остыть, и возникновение бугорков на них продолжается. Так шарик будет кататься довольно долго, пока его температура и температура свинцовых колец рельсов практически выравняется.

Этот опыт очень наглядно иллюстрирует принцип Карно [14].

Рис. 3.49