Народна Освіта » Фізика » § 16. Принципи роботи теплових двигунів

НАРОДНА ОСВІТА

§ 16. Принципи роботи теплових двигунів

Яку фізичну величину називають питомою теплотою згоряння палива? Що називають коефіцієнтом корисної дії?

 

Теплові двигуни — це пристрої, які здійснюють механічну роботу за рахунок внутрішньої енергії палива.

Розглянемо, як працює найпростіший тепловий двигун. Виконаємо дослід. Наллємо в пробірку воду, закриємо її корком і закріпимо в штативі (рис. 35).

Будемо нагрівати пробірку з водою. Коли вода закипить, пара, що утворилася над нею, виштовхне корок із пробірки.

Пара при цьому виконає роботу з переміщення корка за рахунок своєї внутрішньої енергії. Ми, таким чином, отримали найпростіший тепловий двигун. Такий двигун може виконати роботу одноразово. Щоб він знову виконав роботу, його потрібно повернути в початковий стан.

 

З’ясуємо, з яких частин складається описаний вище двигун. Пара, яка здійснювала роботу, являє собою робоче тіло. Робоче тіло (пара) отримувало енергію від нагрівача, в даному випадку — від спиртівки, в якій згорає спирт (паливо), розширювалося і здійснювало роботу, виштовхуючи корок. Щоб повернути робоче тіло в початковий стан (стиснути), його треба охолодити, отже, потрібно мати холодильник, якому робоче тіло віддає певну кількість теплоти. В даному випадку роль холодильника відіграє навколишнє повітря.

Таким чином, в тепловому двигуні розширення робочого тіла відбувається при більш високій температурі, ніж стиснення.

Будь-який теплової двигун складається з робочого тіла, нагрівана і холодильника. На рисунку 36 зображено принципову схему теплового двигуна. Робочим тілом зазвичай е газ або пара, тому що вони добре стискаються. Холодильником може бути довкілля. Робоче тіло отримує енергію від нагрівана, здійснює роботу і віддає деяку кількість теплоти холодильнику, повертаючись у початковий стан.

У тепловому двигуні перетворюється в механічну енергію тільки частина енергії, яку робоче тіло отримує від нагрівана. Частина енергії передається холодильнику, а частина енергії йде на здійснення роботи проти сил опору.

Нехай Q1 — KiJLbKiCTb теплоти, яку отримало робоче тіло від нагрівана; Q2 — кількість теплоти, яку робоче тіло віддало холодильнику; А — виконана робота. Тоді А = Q1 - Q2.

Відношення виконаної двигуном роботи А до кількості теплоти Q1, отриманої ним від нагрівана, називають коефіцієнтом корисної дії теплового двигуна (ККД) η:

Коефіцієнт корисної дії показує, яка частина енергії, отриманої від нагрівана, пішла на здійснення роботи. Зазвичай його виражають у відсотках.

Для підвищення коефіцієнта корисної дії теплового двигуна необхідно збільшити кількість теплоти, яку він отримує від нагрівана, і зменшити кількість теплоти, що віддається холодильнику.

Кількість теплоти, отримана від нагрівана, тим більша, чим вища його температура, а кількість теплоти, що віддається холодильнику, тим менша, чим нижча його температура. Тому для підвищення ККД двигуна слід підвищити температуру нагрівана і знизити температуру холодильника. Крім того, для підвищення ККД необхідно зменшити втрати енергії через стінки двигуна, зменшити тертя в його робочих частинах.

Запитання для самоперевірки

1. Які двигуни називають тепловими?

Q. Які основні частини теплового двигуна?

3.    Чому робочим тілом двигуна є газ або пара?

4.    Навіщо тепловому двигуну потрібен холодильник?

5.    Що називають коефіцієнтом корисної дії теплового двигуна?

6.    Від чого залежить ККД теплового двигуна?

Що потрібно зробити, аби підвищити ККД теплового двигуна?

Завдання 16

1. Чи можна механічну енергію повністю перетворити у внутрішню енергію тіла?

Q. Чи можна внутрішню енергію робочого тіла повністю перетворити в механічну енергію?

3.    Які перетворення енергії відбуваються при пострілі з гвинтівки?

4.    Двигун здійснив роботу 28 МДж, отримавши кількість теплоти 70 МДж. Чому дорівнює ККД двигуна?

5.    Обчисліть ККД двигуна, якщо він отримав від нагрівана кількість теплоти 150 МДж, а передав холодильнику 100 МДж.

 

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Пістун

 

Категорія: Фізика

Автор: evg от 10-08-2016, 12:43, Переглядів: 1596