Фізика підготовка до ЗНО комплексне видання
МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА
6. ОСНОВИ ТЕРМОДИНАМІКИ
6.4. ТЕПЛОВІ ДВИГУНИ
Тепловий двигун – машина, що перетворює внутрішню енергію палива на механічну енергію.
Тепловий двигун має працювати циклічно; після розширення газу настає стиснення.
Три основні частини теплового двигуна (рис. 25, а):
1) нагрівач (T1) – джерело внутрішньої енергії;
2) робоче тіло (газ або пара), що виконує механічну роботу за рахунок внутрішньої енергії, отриманої від нагрівача;
3) холодильник
Цикл Карно – схема ідеальної теплової машини (з найвищим ККД).
Робота газу, що здійснюється, повністю відбувається за рахунок кількості теплоти, відданої нагрівачем. При стисненні газу робота зовнішніх сил повністю перетворюється на теплоту, що віддається холодильнику
Рис. 25
Термодинамічний (термічний) ККД теплового двигуна:
Теорема Карно. Термічний ККД циклу Карно не залежить від природи робочого тіла і є лише функцією температур нагрівача (Т1) і холодильника (Т2):
ККД реальних теплових машин менший від ККД ідеальної машини. У реальній тепловій машині завжди наявні втрати на нагрівання, механічну роботу в механізмі машини; таким чином, корисна робота є меншою за роботу робочого тіла:
Економічний ККД теплової машини – це відношення корисної роботи двигуна (Акор = N∙t) до кількості теплоти, виділеної при згорянні палива:
Деякі види теплових машин:
– парова і газова турбіни;
– парові машини;
– поршневі двигуни внутрішнього згоряння: а) карбюраторні (бензинові); б) дизелі;
– безпоршневі двигуни внутрішнього згоряння (реактивні двигуни).
ККД сучасних дизелів досягає 40 %. Принцип роботи дизельного двигуна: 1-й такт – всмоктується повітря; 2-й такт – відбувається швидке стиснення повітря (отже, його розігрів); 3-й такт – через форсунку вприскується пальне, від високої температури воно самозапалюється. Продукти згоряння, розширюючись, виконують роботу з переміщення поршня; 4-й такт – вихід (вихлоп) продуктів згоряння. Потім процес повторюється (рис. 26).
Рис. 26
(1 votes, average: 5,00 out of 5)