ККД теплових двигунів

  Блок-схема теплового двигуна:

А — корисна робота;

Q1 — кількість теплоти, отримана від нагрівника;

Q2 — кількість теплоти, віддана холодильнику;

Т1 — температура нагрівника;

Т2 — температура холодильника.

Тепловими двигунами називаються пристрої, в яких відбувається перетворення теплоти в роботу. Робоче тіло у будь-якому тепловому двигуні послідовно вступає в тепловий контакт з гарячими тілами (нагрівники), отримуючи від них деяку кількість теплоти Q1, і з холодними тілами (холодильники), віддаючи їм кількість теплоти Q2 > Q1, і періодично повертається до первісного стану. Такі процеси називають циклічними або коловими.

Термодинаміка стверджує, що неможливо всю теплоту Q1, отриману в коловому процесі від нагрівників, перетворити в роботу. Згідно із законом збереження енергії робота, яка виконується двигуном, обчислюється за формулою: A = Q1 - Q2.

Коефіцієнтом корисної дії теплового двигуна називають відношення:

Цикл Карно являє собою ідеалізований коловий процес, в якому робоче тіло періодично вступає в тепловий контакт тільки з одним нагрівником (Т1) і одним холодильником (Т2). Цикл Карно складається з двох ізотерм і двох адіабат. Французький інженер Карно довів, що ККД такого ідеального теплового двигуна максимальний при даних значеннях Т1 і Т2 і дорівнює:

Будь-який реальний тепловий двигун, що працює з нагрівником температурою Т1 і холодильником температурою Т2, не може мати ККД, що перевищує ηmах.

Засвоєння нового матеріалу

Розв’яжіть задачі

1. Під час згоряння палива в тепловому двигуні виділилася кількість теплоти 200 кДж, а холодильникові передана кількість теплоти 120 кДж. Який ККД теплового двигуна?

2. Який максимально можливий ККД двигуна, у якого температура нагрівника 2000 К, а температура холодильника 100 °С?

3. Температура нагрівника ідеальної теплової машини дорівнює 477 °С. Якою повинна бути температура холодильника, щоб ККД машини дорівнював 80 %?

Розв"яжіть задачі з теоретичного блоку та прикріпіть у це поле файл з відповідями.