Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
1) Понятие теплового двигателя;
2)Устройство и принцип действия теплового двигателя;
3)КПД теплового двигателя;
4) Цикл Карно.
Глоссарий по теме
Тепловой двигатель – устройство, в котором внутренняя энергия топлива превращается в механическую.
КПД (коэффициент полезного действия) – это отношение полезной работы, совершенной данным двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.
Двигатель внутреннего сгорания – двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя.
Реактивный двигатель – двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования внутренней энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела.
Цикл Карно – это идеальный круговой процесс, состоящий из двух адиабатных и двух изотермических процессов.
1. Q = cm(T1 - T0)
c - теплоёмкость воды, c = 4.2 * 10^3 Дж / (кг °C)
T0 = 100 °C - температура кипения воды
Q = -1680 * 10^3 Дж, знак "-", так как вода отдавала тепло
m = ρ V, где ρ = 1 кг/л - плотность воды.
cρVT1 - cρVT0 = Q
cρVT1 = cρVT0 + Q
T1 = T0 + Q / cρV = (100 - 1680/(4.2 * 1 * 5)) °С = 20 °С
2. Q = qm, q = 1 * 10^7 Дж/кг - удельная теплота сгорания дров
m = ρV, ρ = 700 кг/м3 - плотность дров
Q = qρV = 10^7 * 700 * 5 Дж = 35 * 10^9 Дж = 35 ГДж
3. Температура плавления свинца 420 °С, чтобы растопить свинец, надо сначала нагреть его до температуры плавления.
Нагрев: Q1 = cm(T1 - T0), с = 380 Дж / (кг °С)
Плавление: Q2 = λm, λ = 1,2 * 10^5 Дж/кг - удельная теплота плавления цинка
Суммарная теплота Q = Q1 + Q2
Q = m(c(T1 - T0) + λ) = 0.5 * (380 * 400 + 1.2 * 10^5) Дж = 0,5 * (152 + 120) * 10^3 Дж = 136 кДж