Принцип действия тепловой машины.

Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина — любой двигатель внешнего сгорания, который преобразовывает энергию пара в механическую работу.

Принцип действия

Для привода паровой машины необходим паровой котёл. Расширяющийся пар давит на поршень или на лопатки паровой турбины, движение которых передаётся другим механическим частям. Одно из преимуществ двигателей внешнего сгорания в том, что из-за отделения котла от паровой машины можно использовать практически любой вид топлива — от кизяка до урана.

Цикл Карно

В термодинамике цикл Карно́ или процесс Карно — это обратимый круговой процесс, состоящий из двух адиабатических и двух изотермических процессов. В процессе Карно термодинамическая система выполняет механическую работу и обменивается теплотой с двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником. Цикл Карно назван в честь французского учёного и инженера Сади Карно, который впервые его описал в своём сочинении «О движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» в 1824 году. Поскольку обратимые процессы могут осуществляться лишь с бесконечно малой скоростью, мощность тепловой машины в цикле Карно равна нулю. Мощность реальных тепловых машин не может быть равна нулю, поэтому реальные процессы могут приближаться к идеальному обратимому процессу Карно только с большей или меньшей степенью точности. В цикле Карно тепловая машина преобразует теплоту в работу с максимально возможным коэффициентом полезного действия из всех тепловых машин, у которых максимальная и минимальная температуры в рабочем цикле совпадают соответственно с температурами нагревателя и холодильника в цикле Карно.

Коэффициент полезного действия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой ; обозначается обычно η («эта»). КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Математически определение КПД может быть записано в виде:

где А — полезная работа, а Q — затраченная энергия.

В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше единицы или равен ей, то есть невозможно получить полезной работы больше, чем затрачено энергии.

Задача к Билету№21

Работа равна произведению силы тока на напряжение на время

A=I*U*t

Т.к. напряжение и время одинаковы в обоих случаях, то отношение работ в первом и во втором случае

A2/A1=I2*U*t/(I1*U*t)=I2/I1

В первом случае R=R1+R2, R=5+5=10 Ом

I=U/R, I1=4.5/10=0.45 А

Во втором случае R=R1*R2/(R1+R2), R=25/10=2.5 Ом

I2=4.5/2.5=1.8 A

Тогда A2/A1=1.8/0.45=4

Билет 22

1. Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле.

2. Сила Ампера. Взаимодействие проводников с током.

3. определите период дифракционной решетки, если при ее освещении светом с длинной волны 656 нм максимум второго порядка виден под углом 15 градусов.

Ответы на Билет№22

Закон всемирного тяготения Ньютона — закон, описывающий гравитационное взаимодействие в рамках классической механики. Этот закон был открыт Ньютоном около 1666 года. Он гласит, что сила F гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1 и m2 разделёнными расстоянием R пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними — то есть:

Здесь G гравитационная постоянная, равная м³/(кг с²).