Тепловые машины и двигатели (№1)

Рис. 2.7. Принцип действия тепловой машины

Человечество научилось использовать теп­ловую энергию с помощью тепловых машин и двигателей. В основу их действия положено выполнение механической работы за счет теплоты, которую они получают от нагре­вателя и часть которой отдают охладителю.

Принцип действия тепловой машины мож­но изобразить схематически (рис. 2.7). На­греватель передает рабочему телу опреде­ленное количество теплоты Q₁, часть кото­рой идет на выполнение работы A’. Рабо­чим телом в тепловых машинах может быть газ или пар, выполняющие работу в про­цессе своего расширения вследствие нагре­вания. В паровых турбинах это происходит благодаря паровым котлам, в двигателях внутреннего сгорания — вследствие сжига­ния топливной смеси, в реактивных двига­телях — благодаря значительной теплоотда­че топлива при стремительном сгорании.

Выполняя работу, рабочее тело отдает часть количества теплоты Q₂ охладителю (специальным устройствам или атмосфере), снижая свою температуру. При этом часть тепловой энергии рассеивается в атмосфере в виде выбросов отработанного пара или выхлопных газов.

Коэффициент полезного дейст­вия равен отношению выпол­ненной работы к затраченной энергии: η = A / Q.

Согласно закону сохранения энергии зна­чение выполненной работы A’ = Q₁ + Q₂ = |Q₁| — |Q₂|. По определению коэффициента полезного действия: Материал с сайта http://worldof.school

η = A’ / Q₁ = |Q₁| — |Q₂| / |Q₁| = 1 — |Q₂| / |Q₁|.

Следовательно, коэффициент полезного действия тепловой машины всегда меньше 1 (100%). Например, у двигателей внутрен­него сгорания он равняется приблизительно 44%, у паровых турбин — около 40 %.

Вопросы по этому материалу:

• Каков принцип действия тепловой машины?

• Какие обяза­тельные составные части имеет тепловая машина?

• Чему равняется коэффициент полезного действия тепловой машины? Может ли он быть больше 1?