Для оцінки будь-якого теплового двигуна дуже важливо знати, яку частину енергії, що виділяється під час згоряння палива, він перетворює в корисну роботу. Що більша ця частина енергії, то більш економічним є тепловий двигун.

Для характеристики економічності різних теплових двигунів вводять поняття коефіцієнта корисної дії (ККД) теплового двигуна.

Відношення тієї частини енергії, яка витрачається на виконання корисної роботи двигуном, до всієї енергії, що виділяється внаслідок згоряння палива, називають коефіцієнтом корисної дії (ККД) теплового двигуна.

Під час падіння тіла, піднятого над Землею, його потенціальна енергія зменшується, а кінетична - збільшується. Під час падіння свинцевої або пластилінової кульки на свинцеву плиту чи підлогу механічна енергія кульки зменшується до нуля, але збільшується внутрішня енергія кульки та плити або підлоги. У двигуні внутрішнього згоряння автомобіля або трактора за рахунок внутрішньої енергії палива збільшується механічна енергія рухомих частин двигуна.

Теплові машини було створено на початку XYIII ст., у період бурхливого розвитку текстильної та металургійної галузей промисловості. Парову водопідйомну установку побудували англійці Томас Ньюкомен і Джон Коулі в 1712 р. У Росії паровий двигун створив Іван Ползунов у 1765р., ав 1784 р. в Англії Джеймс Ватт одержав патент на універсальний паровий двигун. Створення парових машин, двигунів внутрішнього згоряння започаткувало розвиток автомобільного транспорту і літакобудування.

Основним джерелом енергії для забезпечення руху залізничних локомотивів, автомобілів і тракторів, літаків тощо є різні види палива. У промисловості, на транспорті та в побуті використовують такі види палива: вугілля, горючі сланці, нафту, бензин, дизельне паливо, природний газ тощо.

З’ясуємо, за яких умов відбувається повне згоряння палива і які його наслідки.

Процес перетворення рідини в пару (у газуватий стан) називають пароутворенням.

Є два способи перетворення рідини в газуватий стан: випаровування і кипіння.

Випаровування — це пароутворення, яке відбувається з вільної поверхні рідини.

Випаровування відбувається за будь-якої температури, але швидкість його залежить від кількох причин. Щоб переконатися в цьому, виконаємо такі досліди.

Візьмемо шматочки олова або свинцю, помістимо їх у сталеву ложку і будемо нагрівати на спиртівці або газовому пальнику (мал. 73). Олово почне плавитися й повністю перейде в рідкий стан. Приймемо ложку з рідким оловом із полум’я пальника. Олово почне кристалізуватися і повністю перетвориться на тверде тіло, яке матиме форму ложки.

Залежно від умов одна й та сама речовина може перебувати в різних станах: твердому, рідкому і газуватому. Ці стани називають агрегатними (з лат. aggregatus - приєдную, зв’язую). Речовина може переходити з одного агрегатного стану в інший. У природі агрегатні стани змінюються в широких масштабах (мал. 70). З поверхонь океанів, морів, озер, річок випаровується вода, а під час охолодження водяної пари утворюються хмари, роса, туман, сніг.

Спробуємо перелічити тіла, що нас оточують (мал. 54). Список тіл буде дуже великим. Ці тіла ми можемо класифікувати за формою, кольором, розмірами, запахом, смаком і т. д. Фізики поділяють фізичні тіла на три класи: тверді, рідкі і газуваті. Фізичні тіла складаються з речовини, тому ми можемо зробити висновок: речовина у природі може перебувати у трьох станах: твердому, рідкому і газуватому. Властивості речовини в різних станах неоднакові.

Тіла, більш нагріті, віддають частину своєї енергії тілам, менш нагрітим, доти, доки в них усіх не зрівняється температура.

Кількість теплоти, яку віддають усі тіла, що охолоджуються, дорівнює кількості теплоти, одержаної всіма тілами, що нагріваються (за умови, що при цьому не відбувається перетворення тепла в інші види енергії).

Для кількісного опису властивостей теплообміну застосовують спеціаль-ні фізичні величини, однією з яких є кількість теплоти.

Кількість теплоти показує, яка кінетична енергія хаотичного (безладного) руху молекул передалася від одного тіла до іншого під час теплообміну, у результаті чого змінилася внутрішня енергія обох тіл, що були в тепловому контакті.