Двигатели мотоциклов относятся к категории двигателей внутреннего сгорания. Весь процесс преобразования тепловой энергии в механическую происходит внутри цилиндра. Полученная механическая работа затем приводит в движение различные механизмы. Как заставить работать двигатель?
Для этого использовали свойства упругости газов. То, что окружающий нас воздух и другие газы обладают свойством упругости и, расширяясь, могут производить работу, известно было давно.
…Высоко над домами старой Вены подымались башни. Зоркие глаза пожарников день и ночь внимательно осматривали крыши домов.
Над городом спустилась ночь. Все спали. С Дуная дул сильный ветер. Вдруг пожарник заметил вспышку пламени. Сомнений нет — пожар.
Быстро написав что-то на бумажке, пожарник свернул ее трубкой, вложил в металлический патрон, патрон вставил в трубу и изо всей силы начал качать кузнечные меха, пристроенные здесь же, на каланче. Качнув несколько раз, он бросил рычаг и стал всматриваться в разгоравшийся пожар.
Не прошло и минуты, как сонный город был разбужен ударами пожарного колокола и тревожными звуками рожка.
Что же написал пожарник? Почему он качал рычаг кузнечного меха? И, наконец, почему на башне оказался кузнечный мех?
Пожарник передал в пожарную команду сообщение о замеченном им пожаре. На записке он написал адрес горевшего дома. Записка была вложена в металлический патрон. Патрон вставлен в трубу, которая шла от помещения пожарной команды до башни. Когда пожарник качал за рычаг меха, сжатый воздух направлялся в трубу. Патрон сжатым воздухом в одно мгновение был доставлен в комнату к дежурному.
Такая сигнализация была установлена в Вене в 1792 году. В этом примере показана работа сжатого воздуха.
Возьмем металлический стакан (рис. 18) и вставим в него хорошо притертую пробку.
Рис. 18. Превращение теплоты в механическую работу.
Давайте нагреем стакан лампой. Воздух в стакане станет нагреваться и делать попытки расшириться. Чем больше нагреется стакан, тем больше возрастет давление воздуха. Наконец, пробка не выдержит давления воздуха и медленно пойдет вверх.
Воздух, расширяясь, произведет работу.
Мы затратили тепловую энергию для нагревания воздуха — взамен получили механическую работу. Наш цилиндр (стакан), пробка и лампа — простейший тепловой двигатель.