Тепловые двигатели.

Машины, преобразующие внутреннюю энергию механическую работу называют тепловыми двигателями

Круговой (циклический) процесс - если в результате изменений система вернулась в исходное состояние, то говорят, что она совершила круговой процесс или цикл.

А1а2>А1б2 - по модулю (из сравнения площадей).

А1а2>0

А1б2<0

Суммарная работа за циклический процесс численно равна площади, ограниченной линией процесса.

Из второго з-на термодинамики: ни один тепловой двигатель не может иметь КПД равный единице (100%).

, где А - работа двигателя за цикл, Q - количество теплоты, полученное двигателем за цикл.

Принцип работы теплового двигателя:

Q = A' + ?U - количество теплоты, переданное системе расходуется на совершение этой системой механической работы и на увеличение ее внутренней энергии (т. е. система должно отдать тепло в окружающее пространство) - 1-й з-н термодинамики.

Q = A' + ?U

Нагреватель передает тепло рабочему телу при температуре Т1.

Рабочее тело совершает полезную механическую работу A'.

Холодильник (охладитель) получает часть тепла, обеспечивая циклический процесс.

A' = Q1 - Q2

Коэффициент полезного действия теплового двигателя:

КПД реальных двигателей:

турбореактивный - 20 -30%; карбюраторный - 25 -30%, дизельный - 35-45%.

0 - 1 - впуск горючей смеси (изобара)

1 - 2 - сжатие (адиабата)

2 - загорание горючей смеси

2 -3 - резкое возрастание давления (изохора)

3 -4 - рабочий ход (адиабата)

4 - 0 - выпуск

Идеальная тепловая машина - машина Карно (Сади Карно, Франция, 1815).

Машина работает на идеальном газе.

1 - 2 - при тепловом контакте с нагревателем газ расширяется изотермически.

2 - 3 - газ расширяется адиабатно.

После контакта с холодильником:

3 - 4 - изотермическое сжатие;

4 - 1 - адиабатное сжатие.

КПД идеальной машины:

? является функцией только двух температур, не зависит от устройства машины и вида топлива.

Теорема Карно: КПД реальной тепловой машины не может быть больше КПД идеальной машины, работающей в том же интервале температур.

Цикл Карно обратим. Машина, работающая по обратному циклу наз. холодильной машиной.