Нагрівник (тепловіддавач) – тіло, що віддає ТДС енергію у формі деякої кількості теплоти Q_1.

Робоче тіло – ТДС, яка здійснює круговий процес (цикл), обмінюючись енергією з іншими тілами (нагрівником і холодильником) і виконуючи роботу.

(88)

Охолоджувач (теплоприймач) – тіло, тіло що приймає від робочого тіла частину енергії у формі деякої кількості теплоти Q_1.

Паливо згоряє, виділяючи кількість теплоти Q₁ , і передає її робочому тілу. Внаслідок отриманого тепла газ (або пара) значно розширюється, виконуючи роботу (н.п. піднімає поршень у циліндрі ДВЗ). За ІІ ЗТД неможливо, щоб, обов’язково частина енергії втрачається (на тертя, на теплообмін із зовнішнім середовищем, тощо).

Рис. 39 Рис. 40

Схема будови і роботи ТМ Цикл роботи двигуна

Крім того ТМ, як правило, працюють циклічно. Для забезпечення додатної роботи циклу (А > 0) необхідно знизити температуру, що пройти зворотній процес (2→1) через ті самі об’єми, що і в прямому процесі (1→2), але з меншими тисками. Для цього необхідно відібрати у робочого тіла частину енергії Q₂, для чого і служить охолоджувач (рис. 40).

Ефективність використання енергії палива тепловою машиною визначається її ККД, тобто часткою теплоти Q₁, яку вона перетворила у роботу А.

(89)

3. Цикл Карно

С. Карно – французький вчений, придумав ідеальну машину (двигун), для якої:

ізотермічне розширення, в ході якого газ виконує роботу за рахунок отриманої раніше теплоти Q₁;

Рис. 41

адіабатне розширення, – газ виконує роботу за рахунок внутрішньої енергії, при цьому його температура знижується від Т₁ до Т₂;

ізотермічне стиснення, – газ стискається, при цьому частина теплоти Q₂ переходить до охолоджувача;

адіабатне стиснення, – газ адіабатно нагрівається до вихідної температури Т_1.

Тобто робочі ділянки циклу Карно 1→2, 2→3, допоміжні ділянки (повернення газу у робочий стан) 3→ 4, 4→1.

Теорема Карно

Максимальний ККД будь-якої теплової машини не залежить від природи робочого тіла, а визначається тільки температурами нагрівача і охолоджувача

(90)

4. Способи підвищення ккд тм

5. Застосування тм

Добування електроенергії (парові турбіни)

Транспорт

6. Проблеми екології довкілля, пов’язані з використанням тм

10-25% кисню, який виробляють зелені рослини, витрачається на згоряння різноманітного палива ТМ. 2% суші зайнято автостоянками і заправками.

Автошум – 80% технічних шумів (глушники, фільтри)

Викиди в атмосферу шкідливих продуктів згоряння (зола, пластівці сажі; оксиду карбону та вихлопні гази авто).

Сумарна номінальна Р всіх поршневих ДВЗ (без мотоциклів і човнів) у декілька разів перевищує Р всіх електростанцій.

До 40% забруднень середовища припадає на транспорт. Щодня кожна тисяча автомобілів викидає в атмосферу > 3т СО і сотні кг інших шкідливих речовин

На S = 1000 км 1 авто спалює стільки О₂, що вистачило б для дихання однієї дорослої людини на рік.

Навколишнє середовище, яке служить охолоджувачем для більшої частини ТМ, нагрівається, що призводить до підвищення середньої температури на Землі, а це веде до змін клімату на планеті і танення льодовиків (тобто до підвищення рівня світового Океану)

7. Шляхи зниження шкідливого впливу роботи тм

Підвищення ступеня згоряння палива.

Не допускаються до використання автомобілі із викидом СО > 1-2% (в залежності від тиску).

Використання палива без шкідливих викидів, у яких продукт згоряння Н₂О або О₂)

Заміна рідкого палива етиловий спирт, газове паливо.

Встановлення фільтрів, які значно зменшують викид шкідливих речовин.

Створення електромобілів.

Виготовлення веломобілів і навіть „педальних літаків”.

Використання енергії Сонця, річок, вітру.