简易“蒸汽机”模型
蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。

蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命。

直到20世纪初，它仍然是世界上最重要的原动机，后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等。

世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗（Hero of Alexandria）于1世纪发明的汽转球（Aeolipile），不过它只不过是一个玩具而已。

约1679年法国物理学家丹尼斯·巴本在观察蒸汽逃离他的高压锅后制造了第一台蒸汽机的工作模型。

我们小组根据蒸汽机将热能转化为机械能的原理，设计了简易的蒸汽机模型，使沸腾后的水蒸气沿水管喷到小风车上，实现向机械能的转变。

一、模型的结构图
简易“蒸汽机”模型的结构图简易“蒸汽机”模型的结构图
二、实验模型的原理说明
瓦特蒸汽机，简单说，就是气缸和换向阀伐，蒸汽推动活塞在气缸之内做反复运动，从而达到将水蒸气的热能转化为机械能的目的。

随着科技的发展与技术的进步，蒸汽机不断被更新改进，结构越来越简单，效率越来越高。

这些蒸汽机最根本的作用原理都是从热能向机械能的转化。

简易“蒸汽机”模型的结构图
我们运用了将热能转化为机械能的原理，做了简易“蒸汽机”模型：试管里的水被加热而沸腾后，就变成了水蒸气，并释放出能量。

水蒸气气流通过吸管导向风车，吹出了“风”，使风车旋转起来。

酒精燃烧产生的热能，通过水蒸气吹动风车的叶片转动，从而转化为动能。

这是蒸汽机工作的最基本原理。

三、制作方法及实物图介绍
制作步骤：
1.制作一个小风车，并固定在木杆上。

2.取一根PVC管，截取20cm，将两端打磨平整。

在距离一端7cm处上下对称打两个孔，穿通PVC管，使铁夹的螺丝能够通过。

再在两个孔的中间挖出一个方孔，使铁夹能嵌入管中，同时螺丝能够穿过并固定不松动。

接着在距离另一端7cm处上下对称打两个孔，穿通PVC 管，使风车木杆能够插入其中。

套上配套的三开口PVC管，完成自制的试管支撑架，并固定在铁架台上。

3.在试管里装1/2水，塞上试管塞，插入弯头吸管，将试管固定在自制试管支撑架右端。

4.插入风车于支撑架左端，调整风车位置，保证从弯头吸管里出来的水蒸气气流能够使风车转动。

5.将酒精灯放在铁架台底座上，根据酒精灯的高度调整自制试管支撑架的高度。

6.点燃酒精灯，观察现象。

简易“蒸汽机”模型实物图
如图为简易“蒸汽机”模型实物图，从左到右材料为：自制试管支撑架、风车、铁架台、弯头吸管、试管、试管塞、酒精灯。

四、模型的使用说明
1、将模型放置于水平桌面上，调节铁架台，将酒精灯摆放于适当位置、固定试管。

2、点燃酒精灯，加热试管，使试管内水沸腾。

3、观察风车叶片的转动。

此模型的制作比较简单，它所需的原材料也简单易得，比如用来做支架的铁架台，以及试管和酒精灯均是化学实验室常规的实验仪器。

风车则用普通的塑料纸便可做成。

但是它可以很好得演示蒸汽机的基本原理，也是热能转化为动能的一个很好的演示实验。

另外模型使用简单方便，适合各类人群演示，具有普遍性。

五、相关拓展知识
（一）影响蒸汽机的因素及注意事项
影响蒸汽机的因素有漏汽损失、进汽的阻塞损失、蒸汽和汽缸壁之简的传热捐失等。

1.漏汽损失
蒸汽机在工作的时候活塞两侧的蒸汽压强相差很大,如果活塞和汽缸配合得不够紧密,就会有一部分蒸汽在压强差的作用下从活塞的一侧泄漏到另一侧去,没有充分推动活塞作功。

设计蒸汽机时应该使进汽的流动阻力尽可能小,在这方面,蒸汽机可以采用滑动阀、掩动阀和提动阀等各种不同的汽阀。

2.进汽的阻塞损失
蒸汽在进入汽缸之前,要艇过总汽门、稠速汽门和汽阀,在这些地方蒸汽要受到阻力。

这种由阻塞作用而产生的压强降落使新蒸汽推动活塞的力量减弱,也是一种损失。

蒸汽机阻塞损失的大小,主要决定于进汽管路上各个阀门的型式和它们的开展。

设计汽机时应孩使进汽的流动阻力尽可能小,在这方面,蒸汽机可以采用滑动阀、掩动阀和提动阀等各种不同的阀。

3.蒸汽和汽缸壁之简的传热捐失
蒸汽机在工作时,汽缸内表面的温度随进汽排汽的情况而变动。

初凝桔和再汽化,都是因
为蒸汽和汽缸壁进行传热而引起的损失,这是一般蒸汽机内部最主要的损失。

采用复胀机不仅可减少漏汽损失,而且对于减少蒸汽和汽缸壁的传热损失也有很大的效果。

（二）蒸汽机的发展历史
萨弗里制成的世界上第一台实用的蒸汽提水机，纽科门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机，用以驱动独立的提水泵，被称为纽科门大气式蒸汽机。

这种蒸汽机先在英国，后来在欧洲大陆得到迅速推广。

1765年瓦特发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机。

英国的特里维西克提出了可移动的蒸汽机的概念，1803年，这种利用轨道的可移动蒸汽机首先在煤矿区出现，这就是机车的雏型。

蒸汽机的发展在20世纪初达到了顶峰。

它具有恒扭矩、可变速、可逆转、运行可靠、制造和维修方便等优点，因此曾被广泛用于电站、工厂、机车和船舶等各个领域中，特别在军舰上成了当时唯一的原动机。

（三）蒸汽机的在各个领域的影响
它曾推动了机械工业甚至社会的发展。

随着它的发展而建立的热力学基础和机构学为汽轮机和内燃机的发展奠定了基础；汽轮机继承了蒸汽机以蒸汽为工质的特点，和采用凝汽器以降低排汽压力的优点，摒弃了往复运动和间断进气的缺点；内燃机继承了蒸汽机的基本结构和传动形式，采用了热效率高得多的热力循环；同时，蒸汽机所采用的汽缸、活塞、飞轮、飞锤调速器，阀门和密封件等，均是构成多种现代机械的基本元件。