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.
Нагреватель – устройство, от которого рабочее тело получает энергию, часть которой идет на совершение работы.
Холодильник – тело, поглощающее часть энергии рабочего тела (окружающая среда или специальные устройства для охлаждения и конденсации отработанного пара, т.е. конденсаторы).
Рабочее тело - тело, которое расширяясь, совершает работу (им является газ или пар) Правильно?
Цикл Карно – це цикл ідеальної теплової машини. В ній відсутні втрати на теплопровідність, теплове випромінювання, тертя і т.п.
Цикл Карно встановлює основні співвідношення процесу переходу теплоти від одного тіла до іншого з перетворенням цієї теплоти.
Розглянемо коловий процес, в результаті якого тепло, відняте від якогось тіла, можна перетворити в роботу і притому якнайкраще.
Карно довів теорему: із всіх періодично діючих теплових машин, що мають однакові температури нагрівачів і холодильників, найбільший ККД мають оборотні машини: при цьому ККД оборотних машин, що працюють при однакових температурах нагрівачів і холодильників, дорівнюють один одному і не залежать від конструкції машини.
Цикл Карно складається з двох ізотерм і двох адіабат .
ІПрямоугольник 3882зотермічне розширення і стиск задані, відповідно, кривими 1-2 і 3-4, адіабатне розширення і стиск-, відповідно, кривими 2-3 і 4-1. Для виконання циклу Карно необхідні термостат з температурою Т1 (нагрівник) і термостат з температурою Т2 (холодильник), причому Т1>Т2. При проходженні адіабатних ділянок циклу система повинна бути термоізольованою від навколишнього середовища.
Визначимо ККД циклу Карно. При ізотермічному процесі U=0 і робота розширення газу А12 дорівнює кількості теплоти Q1, що отримав газ від нагрівника:
При адіабатному розширенні робота виконується за рахунок зміни внутрішньої енергії:
При ізотермічному стисканні газу виконується робота А34 і газ віддає холодильнику кількість теплоти Q2
робота
А = А12 + А23 + А34 + А41 = Q1 + A23 - Q2 - A23 = Q1 - Q2.
Термічний ККД циклу Карно
Використаємо рівняння адіабат 2-3 і 4-1:
з верху фото
число молекул = число авогадро * число моль = 1 * 6,02 * 10^23 = 6,02 * 10^23 молекул.
одна молекула состоит из 2 атомов, так что число атомов в 2 раза больше, т.е. 12,04*10^23