Схема термостата
В гармонике мехи разводит гармонист. В термостате эту роль выполняет смесь. Если вода, поступающая в радиатор, будет холодной – ниже 70 градусов – смесь охладится, превратится в жидкость, и цилиндр сожмется. При этом клапан закроет окно, через которое вода поступает в радиатор. Зато откроется отверстие, через которое оно пойдет к цилиндрам, минуя радиатор. В таком случае, естественно, вода будет нагреваться быстрее.
Но как только температура ее достигнет 90 градусов, жидкость в цилиндре превратится в пар, «гармоника» растянется и клапаны придут в движение. Верхний откроет путь воде в радиатор, а нижний перекроет доступ ей в перепускной канал. Вода станет охлаждаться.
В зимнее время вентилятор гонит холодный поток воздуха. Чтобы вода не переохлаждалась, некоторые автомобили перед радиатором имеют закрывающиеся створки – жалюзи. Если жалюзи закрыты, встречный воздух не станет проходить через радиатор, вода будет охлаждаться меньше. Жалюзи можно закрывать не полностью, уменьшая или увеличивая доступ холодной воздушной струи и этим регулируя температуру воды в системе охлаждения.
Установлено, что наиболее выгоден тепловой режим для двигателя, когда температура охлаждающей воды достигнет 105-107 градусов. Но ведь уже при 100 градусах – вода испарится и превратится в пар. Как же быть? А нельзя ли использовать в системе повышенное давление?
Что такое кипение? Это бурное выделение частиц жидкости. Чтобы частицы могли оторваться, пар должен преодолеть не только сцепление между молекулами, но и давление окружающего воздуха. Где быстрее вскипит вода, на вершине высокой горы или у её подножия? Очевидно, на вершине высокой горы, где давление воздуха меньше.
Где быстрее вскипит вода? Конечно, на вершине горы. Это свойства воды применено в закрытой системе охлаждения двигателя, для лучшего использования теплоты, получаемой при сгорании.
Если нагревать воду в закрытом сосуде, то и при температуре выше 100 градусов она не закипит. Почему? Да потому, что небольшая часть воды, превратившись в пар, повысит давление и дальше парообразование прекратится. Этот принцип и использовали, чтобы повысить температуру воды в охлаждающей системе двигателей.
А вдруг вода перегреется? Тогда давление может так возрасти, что порвет трубки радиатора. Чтобы этого не произошло, пробка радиатора имеет паровой клапан. Через него выпускаются избыточные пары воды. А отрегулирован он так, чтобы поддерживать в системе давление на 0,05 атмосферы больше наружного. Этого достаточно – температура воды как раз и будет в пределах 105-107 градусов.
Теперь предположим, что автомобиль работал в трудных условиях. Из радиатора ушло в атмосферу какое-то количество пара.
Но при охлаждении это скажется понижением давления сравнительно с наружным. Для компенсации в пробке радиатора имеется еще один клапан – воздушный. Когда давление в системе охлаждения упадет ниже атмосферного, клапан откроет отверстие в пробке и в радиатор поступит воздух.
Давление в радиаторе и в атмосфере уравновесится. При работе автомобиля открывается то паровой клапан, то воздушный, регулируя давление в радиаторе. Температура воды в радиаторе остается немного выше ста градусов.
Хитрый пивовар
В молодости известный английский изобретатель Джеймс Уатт жил бедно. Он работал день и ночь, но не мог прокормить семью и покупать материалы для создаваемой машины. Пришлось пойти к местному богачу пивовару Вильтбреду. За ссуду Уатт предложил пивовару установить на его заводе машину, которая будет подавать воду из протекавшей в низине реки.
– Согласен, – заявил предприимчивый делец, – только при условии, что машина полностью заменит одну лошадь.
– За это ручаюсь – ответил Уатт.
После этого каждый по-своему стал готовиться к эксперименту. Джеймс Уатт спешил закончить машину, продумывал в мельчайших подробностях приспособления, с помощью которых можно заставить качать насос. А пивовар обдумывал, как лучше обмануть изобретателя и потребовать от него более мощную машину. С этой целью он выбрал на конюшне самого сильного ломовика, освободил его от всяких работ и велел кормить отборным зерном.
И вот наступил день испытаний. Лошадь впрягли в насос. Дюжий конюх нещадно бил ее кнутом. Восемь часов продолжались испытания. Сильное, откормленное и хорошо отдохнувшее животное покрылось потом и пеной. А когда подсчитали, то оказалось, что в среднем за каждую секунду лошадь выполняла по 70 килограммометров работы.