僕は大学で、熱機関を勉強しています。ぽんぽん蒸気船はどのような熱機関をどのように利用したものでしょうか?
(1)熱機関のサイクル名
(2)サイクルの過程と実際の蒸気の動きとの対応関係 
(3)効率の計算 
(4)参考文献&参考URL

等について、ご存知の方、ぜひ教えて下さい。

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A 回答 (2件)

焼玉エンジンは農耕用にもありました。

漁船用にも勿論ありました。結構使われていたようです。何回も見ました。

ピストンは上下に動きます。焼玉を加熱するのに、ピストンの上部に木炭を燃やしていました。構造が簡単なために安いエンジンだったと思います。手動で回してエンジンをかけるのですが、簡単に逆回転もしますから、慌ててストップして、再度エンジンを回していました。ちょっとコツがあるようでした。何回か隣の家の焼玉エンジンをかけた経験があります。軽油を使っていたと思います。ガソリンなどは高価で農耕用などには使っていませんでした。

全然参考にはなりませんね?
懐かしい音が聞こえてくるようです。経験者より。
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 文系が守備範囲ですので、詳しいことは知りませんが、確か、「焼き玉エンジン」というやつだったはずです。


 ……ということで、検索してみると参考URLに「焼玉エンジンの軽快な音をポン ポンと響かせて川面を走る」「ポンポン船」の紹介がありました。

 また、
  http://www.cars-inc.co.jp/modelvery/engin/enginh …
には、「模型用エンジンは、基本的にグロープラグを使った焼玉エンジンの一種です」との記述があります。

 とりあえず、とっかかりにでもなれば幸いです。

参考URL:http://www.denden-town.or.jp/neighbor/histry/DEN …
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QFRP 加工 切断方法

ボートに小物を取付するためボートの壁のFRPを切断したいのですが、ホームセンターで安い器具でいいものありませんか。
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グラインダーを時間借りして
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カッターの刃1000円

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Q準静的過程,可逆サイクル,熱効率 (熱力学)

熱力学に関して以下の様に理解しております.
しかしこの理解はどこかが間違っているはずです.
そこで,その間違いはどこなのか,どの様に間違っているのかを指摘して下さると幸いです.



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(2) 可逆サイクルは最も熱効率のよいサイクルである.

(3) (1),(2)より,任意のサイクルを準静的に完了すれば,そのサイクルは
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上の理解はどこかが間違っているはずなのです.
なぜなら,(3)より,カルノーサイクルでもオットーサイクルでもディーゼルサイクルでもブレイトンサイクルでも,
サイクルを準静的に完了すれば全て同じ熱効率となってしまうためです.

Aベストアンサー

一言で言えば,熱源の数が違います.

最初に効率の定義を確認しておきましょう.
1サイクルでもらった熱量を Q2,
捨てた熱量を Q1
総仕事(外にする方を正と勘定)を W とするとき,
熱機関の効率ηは
(1)  η = W/Q2
で定義されます.
エネルギー保存則によって
(2)  Q2 - Q1 = W
ですから
(3)  η = 1 - Q2/Q1
と書くこともできます.
ここまでは効率の定義で,最大とかいう話はまだ出てきません.

さて,カルノーサイクルは2つの熱源の間で動作し,
その効率ηは
(4)  η = (T2-T1)/T2
に等しいことが知られています.
T2 は高温熱源の温度,T1 は低温熱源の温度.
カルノーサイクルでは,
作業物質の温度が T2 から T1 に移る(あるいはその逆)ときには
断熱過程で移りますから,
上記の2つの熱源以外に熱源は要りません.
で,カルノーの定理は
【ただ2つの熱源の間で動作する可逆機関】はすべて同じ効率をもち,
その効率は(4)である,
というものです.【】に注意.

ところが,他のサイクルではそうは行きません.
他のサイクルには等圧変化過程や等積変化過程があります.
これらの過程では必ず熱の出入りがあります.
で,準静的変化(可逆変化)では,
熱の移動の時に温度差があってはいけませんから(☆1),
例えば等圧変化で温度が Ta から Tb まで変化したとすると,
熱をやりとりする相手の熱源は温度が Ta から Tb までの連続無限個の
ものが必要になります.

したがって,カルノーサイクル以外のものは
【ただ2つの熱源の間で動作する可逆機関】
ではないのです.

カルノーサイクル以外のサイクルでは熱を授受する温度は
最高温熱源から最低温熱源まで分布しているわけですから,
カルノーサイクルとは効率が違って当然でしょう.
(4)は高温熱源の温度が高いほど,低温熱源の温度が低いほど,
効率がよいということを意味していますから,
熱源温度が連続的に T2 から T1 まで分布していたら
効率はカルノー効率(4)より小さくなることは容易に想像できます.
実際,クラウジウスの不等式を用いることによって,
このことを示すことができます.

(☆1) 本当に温度差がゼロでは熱が移動しませんから,
無限小だけ温度差があると思うべきでしょう.
温度差を小さくすることによって,
非可逆性の影響はいくらでも小さくできると考えられています.
この意味で,可逆機関は理想極限ですね.
ただし,これはオットーサイクルなどの効率がカルノー効率と違うこととは
別の話です.

(★) 本文からおわかりと思いますが,
【ただ2つの熱源の間で動作する可逆機関】は
本質的にカルノー機関しかありません.
したがって,カルノーの定理は,
効率が作業物質によらない(理想気体でも非理想気体でも同じ),というところが最も大事です.

(★) 熱機関は1サイクル回って元の状態に戻るのですから,
束縛エネルギーなどため込んではいけません.
エネルギー保存則(2)は常に成り立っています.
hitokotonusi さんはエントロピー出入りの話と混同されているように思われます.

一言で言えば,熱源の数が違います.

最初に効率の定義を確認しておきましょう.
1サイクルでもらった熱量を Q2,
捨てた熱量を Q1
総仕事(外にする方を正と勘定)を W とするとき,
熱機関の効率ηは
(1)  η = W/Q2
で定義されます.
エネルギー保存則によって
(2)  Q2 - Q1 = W
ですから
(3)  η = 1 - Q2/Q1
と書くこともできます.
ここまでは効率の定義で,最大とかいう話はまだ出てきません.

さて,カルノーサイクルは2つの熱源の間で動作し,
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Q木とFRPの接着方法を教えて下さい。

木材とFRPを接着する良い方法を探しています。
ネットで検索したのですが、良い方法見つからなくて困っています。

条件は2つです。
1.ある程度の強度が比較的長期にわたって発揮できるもの
2.水や海水がかかるので、その使用下でも強度がおちないこと

具体的には、FRP船の後部のエンジンを取り付ける板を交換したいと思っています。どなたかよろしくお願いします!

Aベストアンサー

接着はあきらめましょう。
木をよく乾燥させて
それぞれ厚目の
#450位のガラスマットと#580位のロービングクロスを使って
ポリ樹脂で固めるのが通常です。
ノンパラの樹脂で固めてパラ入りのゲルコートで仕上げると良いです。
ハケ作業で充分です。
タルクも非常に役に立ちます。
野外でしたら換気はあまり気を使わなくても良いですが
風下はにおいがきついので気を使いましょう。
木材とポリ樹脂は相性が悪く、接着性は無いので
木は無視して硬化後のFRPで強度を持たせます。
100馬力くらいの4サイクル船外機までなら
マット3、クロス2、の5プライで充分かと思います。
道具としてグラインダー等も必要です。

なんにしてもFRPの加工について調べてみてください。
取り扱いは割と早く慣れます。

Q熱力学(サイクルの熱効率)について

熱力学(サイクルの熱効率)について
初歩的な問題かもしれませんが答えと解き方を詳しく教えてください。
「図に示すような、比熱一定の理想気体により作動するサイクルがある。(過程は全て可逆、比熱比は1.4とする。)
1→2→3→4→1のサイクルは1→2が等容変化、2→3は等温変化、3→4が等容変化、4→1が等温変化である。
点1の温度T1を400K、点2の温度T2を3000Kとするとき、サイクル1→2→3→4→1の熱効率を求めよ。」

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

1→2 等積加熱 Q1=Cv(T2-T1)
2→3 等温膨張 Q2=∫PdV=∫RTdV/V=RT2ln(V3/V2)
3→4 等積冷却 Q3=Cv(T1-T2)=-Q1
4→1 等温圧縮 Q4=∫RTdV/V=RT1ln(V1/V4)=-RT1ln(V3/V2)

Q=Q1+Q2+Q3+Q4=R(T2-T1)ln(V3/V2)
これはそのまま外部にした仕事に等しいです。

効率は 系に入ってきた熱量に対する仕事の割合です。
η=W/(Q1+Q2)
(私としては効率はこの式になると考えています。2つの温度だけの簡単な表現にはなりません。)
 

本によっては
η=W/Q2=1-T1/T2
としているようです。(横田伊佐秋「熱力学」(岩波書店)p61)
この場合はカルノーサイクルと同じになります。
「Q1はQ3と打ち消すので考える必要はない」と書いてありますが「?」です。
(ご質問の問題も2つの温度しか与えられていませんのでこの式を使うという前提のようです。)

「このサイクルには仕事をしない熱の出入りが余分にあるのでカルノーサイクルよりも効率は下がる」と考えていいのではないでしょうか。
カルノーサイクルは等積変化の部分が断熱変化になっています。

Q1を考えていないのは「2つの熱源の間で働く可逆サイクルの効率は等しい」という「カルノーの定理」に当てはめようとしての結果ではないでしょうか。
でもこのサイクルは「2つの熱源の間で働く熱機関」ではありません。「4つの熱源」が存在しています。
温度一定の熱源が2つ、温度が変化する熱源が2つです。

オットーサイクルの場合の効率は2つの温度で決まります。でもこの2つの温度はサイクルの中に出てくる最高温度と最低温度ではありません。断熱変化の両端温度です。効率がカルノーサイクルの効率とは異なる可逆サイクルは色々あるようです。

1→2 等積加熱 Q1=Cv(T2-T1)
2→3 等温膨張 Q2=∫PdV=∫RTdV/V=RT2ln(V3/V2)
3→4 等積冷却 Q3=Cv(T1-T2)=-Q1
4→1 等温圧縮 Q4=∫RTdV/V=RT1ln(V1/V4)=-RT1ln(V3/V2)

Q=Q1+Q2+Q3+Q4=R(T2-T1)ln(V3/V2)
これはそのまま外部にした仕事に等しいです。

効率は 系に入ってきた熱量に対する仕事の割合です。
η=W/(Q1+Q2)
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QFRPとアルミの強力接着方法

FRPとアルミの強力接着方法
FRPの船のキール(船底部分)にアルマイトの棒状の板で補強するのですが
船底の為、なるべく穴を開けたくありません。そのため、ビスではなく
接着剤での固定を考えております。海水にも耐えられ、ビス固定並みの
接着方法は何が良いと思いますでしょうか?因みに溶接は不可とします。

Aベストアンサー

接着はダメです。FRPで巻き込んだら意味がありません。
つまりはネジ止めです。
どんな大きな船でもネジ止めです。
ネジ部分を直径3cmくらい、深さネジ穴の1.5倍くらいくりぬいて
その周りの表面を直径5cmくらい、深さ3mmほど削って
ガラス繊維やタルクで補強します。
ガラス繊維の積層枚数は削った3mmに合わせましょう。
仕上げはゲルトップを塗ります。
仕上げ無しでも何とかなりますが
FRPは紫外線に弱いので、仕上げしたほうが良いです。
で、そこに正確にネジの山を除いた径の
ガイド穴を空けて、ネジを打ちます。
手順、道具をよく把握すれば、簡単な作業です。
大体1日で終わると思います。
道具としては
ノミかホールソー、ハンドグラインダー、サンドペーパー80#~400#くらい
硬めのハケ、ポリ樹脂1kg、ガラスマット、クロス(この程度ならマットだけでも良い)
ドリルと刃(3mmくらい?)シンナーかアセトン

薄い船底の場合は適当にドリルで穴を開けて
抜けてくる側の、ネジの周りのゲルコートを
直径5cmくらい、80番のサンドペーパーで取ります。
そこにネジを打って
飛び出してきたネジを、似たような行程で
裏からハンドレイアップで補強します。
で、仕上げ。
こちらの方がはるかに楽で、半日以下でできます。
タルクはあると非常に便利ですが
タルクだけではダメです。

水の上の乗り物は、軽く命がかかってきますので
昔からある基本は守りましょう。

接着はダメです。FRPで巻き込んだら意味がありません。
つまりはネジ止めです。
どんな大きな船でもネジ止めです。
ネジ部分を直径3cmくらい、深さネジ穴の1.5倍くらいくりぬいて
その周りの表面を直径5cmくらい、深さ3mmほど削って
ガラス繊維やタルクで補強します。
ガラス繊維の積層枚数は削った3mmに合わせましょう。
仕上げはゲルトップを塗ります。
仕上げ無しでも何とかなりますが
FRPは紫外線に弱いので、仕上げしたほうが良いです。
で、そこに正確にネジの山を除いた径の
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Q蒸気機関車で使う蒸気について

蒸気機関車では、どれくらいの圧力、温度の蒸気を使い、仕事をした後、どれぐらいの圧力、温度の蒸気を排出しているのでしょうか。また低熱源の温度は何度ぐらいですか。教えてください。

Aベストアンサー

蒸気機関車で使われる蒸気は下記の本によると、ボイラ出力で200℃:16気圧ですが、これは飽和水蒸気のため、ほっとくとすぐに水に戻ってしまうので、過熱(スーパーヒーティング)により16気圧のまま400℃まで上げられます。 これを断熱膨張させれば膨張比(蒸気機関車では締切り比といいます)により、排出温度,圧力が求められます。 排出蒸気は燃料の排気を吐き出させるため、2気圧は残してあったと思います。

また、排出されたところは常温ですが蒸気はずっと熱いため、低熱源温度より背圧を考慮したほうがいいと思います。 なお、復水器を使えば常温でも背圧を0.1気圧まで下げられますが、高い膨張比と複雑な構造を必要とするので、蒸気機関車に使われることは稀です。

おすすめ本: ネコパブリッシング 日本の蒸気機関車 1800円 写真がかっこいいし、構造も歴史もバッチリわかる。

Q続 紙の船 FRPの塗り方

以前ここで質問させてもらった者ですが。
新たな疑問がわいたため質問させて下さい。
内容は紙の船にFRPと油性塗料を同時に塗る場合どちらを
先に塗ればいいのかという事と、FRPの塗り方を教えて下さい

Aベストアンサー

以前の質問を見させていただきましたが、大きさが不明なもので、分かりづらいのですが。

FRP、油性塗料(ラッカー)いずれも、防水性を求めてと思います。
FRPと塗料の違いは、FRPは防水以外に接着力と 隙間を埋める能力があります。
したがって、接合部に、ガラスクロスをあてがって、FRPを塗れば、完璧です。

そうした事を考慮しないなら、どちらか、一方で、事足ります。どうしてもなら、FRPが先です(ラッカーの種類によってはFRPと相性が悪くFRPが 硬化しない可能性があります)

FRPは筆で(平筆、塗る面積で判断)塗るのが一般です。

Q複合サイクルの熱効率

ガス・蒸気タービン複合発電における熱効率ηcが
ηc=ηG+(1-ηG)ηBηs
となるのはなぜですか?どうやってこの式を導けばいいのですか?
ちなみにηG:ガスタービンサイクルの熱効率
    ηB:ボイラ効率
    ηs:蒸気タービンサイクルの熱効率
です。解説の書いてあるホームページとかがあればそれも教えてもらえると幸いです。

Aベストアンサー

「熱」効率ですから、入った熱量を分母に、
取り出せた熱量を分子にすれば熱効率ηが算出できます。
で、パーツはガスタービン、ポイラー、蒸気タービンの三つです。
本当はタービンの先に発電機などがついているわけですが、それはタービンの一部として計算します。

η=Eo/Eiですので、
G,B,Sに書き下すと
ηG=EoG/EiG
ηB=EoB/EiB
ηS=EoS/EiS

そしてηC=EoC/EiCで全体が計算できるわけですが・・
その内訳は・・・
EiC=EiG
EoC=EoG+EoS
何故ならば複合サイクルはガスタービンの排熱で蒸気タービンを回しているため投入はガスタービンのみとなるからです。
また、出力はそれぞれの「タービン」の出力だけですので、ボイラーの出力は含まれません。

次に他の入出力を考えると・・
ガスタービンの排熱はガスタービンの出力の「残り」ですからEiG-EoGで、これがボイラーの入力EiBとなります。
ボイラーの出力は逆にボイラーの効率をかければよく、
EoB=EiB*ηB=(EiG-EoG)*ηB
そしてこれが蒸気タービンの入力エネルギーですから、EoB=EiS
EoS=EiS*ηS=(EiG-EoG)*ηB*ηS
これで全体の出力EoCを書き下すと・・
EoC=EoG+EoS=EoG+(EiG-EoG)*ηB*ηS

更に全体効率
ηC=EoC/EiC=(EoG+(EiG-EoG)*ηB*ηS)/EiG
=EoG/EiG+(EiG/EiG-EoG/EiG)ηBηs
=ηG+(1-ηG)ηBηs
という感じで算出さされます。

「熱」効率ですから、入った熱量を分母に、
取り出せた熱量を分子にすれば熱効率ηが算出できます。
で、パーツはガスタービン、ポイラー、蒸気タービンの三つです。
本当はタービンの先に発電機などがついているわけですが、それはタービンの一部として計算します。

η=Eo/Eiですので、
G,B,Sに書き下すと
ηG=EoG/EiG
ηB=EoB/EiB
ηS=EoS/EiS

そしてηC=EoC/EiCで全体が計算できるわけですが・・
その内訳は・・・
EiC=EiG
EoC=EoG+EoS
何故ならば複合サイクルはガスタービンの排熱で蒸気タービンを...続きを読む

QFRP加工の型に使う材料は一般に何を用いるのでしょうか?

FRP加工用の型を作りたいのですが,型の材質は何を用いればよいのでしょうか?
ワイヤーカットで作れるでしょうか?

よろしくお願いします.

Aベストアンサー

型の材質は、熱に強いものであれば問題ないでしょう。
一番簡単なのは、FRPで型を作ります。
木型、金型、シリコンでも構いませんよ。

Q熱機関(ディーゼルサイクル)について

今熱力学を勉強していたのですが、分からないところがあるので質問させて頂きました。タイトルにあるように、熱機関の質問です。

オットーサイクルとディーゼルサイクルにおける一番の違いは燃焼過程における方法ですよね。で、オットーサイクルの場合は、断熱圧縮された気体を外系から点火させるので、その瞬間の変化は定積変化である、という説明はなんとなくわかりました(厳密には違うようですが)。
しかし、ディーゼルサイクルの場合は気体の高温化にって自然発火、燃焼するので定圧変化である、という説明がいまいちピンときません。
なぜディーゼルサイクルの場合は、燃焼過程においては定圧なのでしょうか?
宜しければお返事のほうよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

両者の違いは、燃焼が行われる時期の違いではないかと思います。オットーサイクルの場合、上死点前後で燃焼を終了するのに対し、ディーゼルサイクルでは、上死点直前に着火した後、急激燃焼期間を経て、上死点を過ぎてからも、ノズルから燃料を供給し続けるので、ピストンを押し下げながら燃焼(制御燃焼期間+後燃え期間)するために、等圧変化になるのではないでしょうか。

そのため、高速ディーゼルサイクルでは、着火時期がもう少し早くなるため、サバテサイクルによって表現されるのだと思います。サバテサイクルの場合、最初上死点前前後で等容燃焼を行い、その後ピストンを押し下げながら等圧燃焼を行うため、PV線図を見ると、ディーゼルサイクルとオットーサイクルを足して2で割ったような形をしています。


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