Рисунок 8 – бесколесный способ движения
Сказанное отнюдь не означает, что на обычной железной дороге нет примеров того, как используется сила воздушной струи. Она работает – и довольно успешно – в системах пневматической очистки от снега стрелочных переводов на станциях и железнодорожных узлах. Оператор, находясь на посту, включает систему, и из специальной ёмкости – воздухосборника по трубам стрелки подаётся сжатый воздух, который выдувает снег из крестовин переводов. Согласно принципу относительности, всё равно – обдувает ли встречный ветер медленно идущий поезд, или, наоборот, поезд движется с большой скоростью в воздушной среде в безветренную погоду. В любом случае лобовое столкновение молекул воздуха с поездом тормозит движение состава. Это торможение особенно сильно проявляется при высоких скоростях движения, именно поэтому современным локомотивам и вагонам придают обтекаемые формы. Но во время движения поезда происходит не только лобовое столкновение поезда с молекулами воздуха. И боковая поверхность состава, взаимодействуя с воздухом, увлекает за собой его ближайшие слои. Непосредственно у кузова вагона воздух увлекается особенно сильно, чем дальше от кузова, тем меньше скорость слоёв увлекаемого газа. Если в процессе движения поезда не происходит образование воздушных вихрей, то такое обтекание состава поезда будет называться ламинарным (слоистым). Однако, гораздо чаще в промежутках между вагонам и особенно - в конце поезда образуются воздушные завихрения. Давление в таких местах будет пониженным, а, значит туда будет «затягиваться» вместе с воздухом мусор, грязь, пыль, мелкие камни. Не случайно запрещается стоять вблизи быстро идущего поезда - воздушным потоком вас может сбить с ног и затянуть под колёса. Увлечение за собой слоев воздуха стенками вагона по существу означает, что в направлении, перпендикулярном направлению движения поезда, происходит перенос импульса от одного слоя молекул к другому. Взаимодействия этих слоёв носит название внутреннего трения, оно характеризуется вполне определённым для каждого газа параметром, который носит название коэффициента внутреннего трения. Хорошо известно ещё одно явление переноса. Это – диффузия. В процессе диффузии от одного места к другому переносится не импульс, а масса вещества. Хаотически движущиеся молекулы газа, например, стремятся равномерно заполнить все части сосуда, в котором находится газ, именно поэтому, если открыть флакон с духами в одном углу комнаты, то даже без ветра молекулы пахучих веществ начнут диффундировать во все стороны от флакона, в чём легко убедиться по запаху, который спустя некоторое время достигает даже самых отдалённых углов комнаты. Диффузия – основа многих технологических процессов, и, в частности, в сварке, обеспечивающей прочность элементов различных транспортных конструкций. При сварке молекулы одного из свариваемых тел должны проникнуть в другое, и наоборот – только тогда соединение будет прочным. Нагрев свариваемых материалов проводят для того, чтобы добиться их оплавления и обеспечить тем самым лучший контакт деталей, кроме того, скорость диффузии резко возрастает с повышением температуры. Но сталь, например, это уже сплав железа, углерода и специальных добавок, которые улучшают её качество. Коэффициенты диффузии у этих компонентов не одинаковы, поэтому для надёжного соединения, особенно для ответственных деталей, режим сварки приходится специально подбирать с тем, чтобы обеспечить диффузию всех компонентов сплава. Ещё одно явление переноса – теплопроводность связана с передачей внутренней энергии. Если, например, привести в контакт два предмета, горячий и холодный, то молекулы горячего, взаимодействуя в месте контакта с молекулами холодного, начнут передавать им часть своей кинетической энергии. Со временем, благодаря явлению теплопроводности, температура обоих тел выравнивается. Правда, не всегда это желательно. Так, при перевозке по железной дороге скоропортящихся и затвердевающих грузов необходимо поддерживать определённый температурный режим, обеспечивать защиту от нагрева солнечными лучами летом, от чрезмерного охлаждения зимой. Эта проблема возникает, например, при перевозке жидкой серы, плодоовощных соков, молока. Для поддержки заданной температуры при транспортировке таких грузов используются специальные цистерны с теплоизоляцией, толщина которой достигает 20-30см. У веществ, которые используются для теплоизоляции, коэффициент теплопроводности, характеризующий скорость передачи тепла материалом, мал, и внутри такой цистерны остаётся практически неизменной в течении довольно длительного времени.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.