Question

Температура воздуха—35 °С, а температура воды в пруду подо льдом +1 °С. Нельзя ли использовать эту разность температур для энергетических

Answer 1

Т1 = -35°С = 238 К; Т2 = 1°С = 274 К; η - ?
У нас есть нагреватель и холодильник, значит имея рабочее тело, мы создадим тепловую машину. Рабочее тело для такой машины не должно изменять своего газообразного состояния при всех температурах от Т1 до Т2.
Оценим КПД этой машины, как идеальной

Answer 2

Да, можно использовать разность температур для получения энергии. Для этого применяется принцип работы тепловых насосов.

Тепловой насос – это устройство, которое использует разность температур между двумя средами для передачи тепла от низкотемпературного источника (пруда подо льдом) к высокотемпературному рабочему телу (воздуху).

Шаг 1:
Поскольку нам нужно перенести тепло от низкотемпературной среды (воды) к высокотемпературной среде (воздуху), то нам понадобится рабочая среда, которая будет принимать и переносить тепло. Такой рабочей средой обычно является хладагент – специальное вещество, которое при низкой температуре испаряется и при высокой температуре сжимается.

Шаг 2:
Тепловой насос включает компрессор, испаритель, конденсатор и расширитель. Я расскажу о каждой части по очереди.

Шаг 3:
Начнем с испарителя. Входящий хладагент находится в испарителе, где он под давлением испаряется и преобразовывается в газообразное состояние. При этом, хладагент поглощает тепло от низкотемпературного источника (воды) и охлаждает его.

Шаг 4:
Затем газообразный хладагент попадает в компрессор, где подвергается сжатию. Сжатие газа приводит к увеличению его температуры и давления. В этот момент, хладагент становится горячим газом.

Шаг 5:
После сжатия, горячий газ поступает в конденсатор, где он охлаждается воздухом, который окружает конденсатор. При охлаждении, газ растирается и преобразуется в жидкость. При этом, хладагент передает накопленное тепло окружающему воздуху.

Шаг 6:
Наконец, жидкий хладагент поступает в расширитель, где его давление уменьшается и он превращается в холодный жидкий состояние.

Шаг 7:
Этот холодный жидкий хладагент снова попадает в испаритель, где происходит цикл повторяется.

Итак, чтобы использовать разность температур для энергетических целей, мы можем установить систему теплового насоса. Вода с положительной температурой будет использоваться как источник тепла, а воздух с более низкой температурой будет служить рабочим телом. Путем циклического процесса, тепловой насос перенесет тепло от воды к воздуху, поэтому его можно использовать для обогрева помещений или для подогрева воды.