Широкое применение паровых машин в промышленности началось после изобретения в 1774 году Джеймсом Уаттом (1736 - 1819) паровой машины, в которой работа совершалась без использования атмосферного давления, что значительно сократило расход топлива. Уатт дополнил свои машины важнейшими механическими изобретениями, такими как преобразователь поступательного движения во вращательное, центробежный регулятор, маховое колесо и т. д. В 1784 году Уатт запатентовал универсальную паровую машину двойного действия, в которой пар совершал работу по обе стороны поршня. Сейчас разработано большое количество разнообразных тепловых машин, в которых реализованы различные термодинамические циклы. Тепловыми машинами являются двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, различные тепловые турбины и т. д. Тепловые машины или тепловые двигатели предназначены для получения полезной работы за счет теплоты, выделяемой вследствие химических реакций (сгорание топлива) , ядерных превращений или по другим причинам (например, вследствие нагрева солнечными лучами) Для функционирования тепловой машины обязательно необходимы следующие составляющие: нагреватель, холодильник и рабочее тело. При этом, если необходимость в наличии нагревателя и рабочего тела обычно не вызывает сомнений, то холодильник как составная часть тепловой машины в её конструкции зачастую отсутствует. В качестве холодильника выступает окружающая среда.
a)
Дано:
η = 30% = 0,3
Q₁ = 900 кДж = 9·10⁵ Дж
Найти Q₂.
η = A/Q₁,
Q₁ = A + Q₂,
A = Q₁ - Q₂
η = (Q₁ - Q₂)/Q₁
Q₁·η = Q₁ - Q₂
Q₂ = Q₁ - Q₁·η = Q₁·(1 - η)
Q₂ = 9·10⁵Дж·(1 - 0,3) = 9·10⁵·0,7 Дж = 6,3·10⁵ Дж = 630 кДж.
ответ. 630 кДж.
b)
Итак, чтобы увеличить значение η нужно уменьшить значение величины
, а для этого можно либо уменьшить Q₂, либо увеличить Q₁.
Q₂ - тепло, отданное холодильнику,
Q₁ - тепло, полученное от нагревателя.
Обычно уменьшить количество тепла, отдаваемое холодильнику, практически невозможно. Зато можно увеличить тепло, получаемое от нагревателя.
ответ. Увеличить количество тепла, получаемое от нагревателя.