Билет №17

Второе начало термодинамики. Тепловые двигатели. Коэффициент полезного действия тепловых двигателей. Экологические проблемы использования тепловых машин.

А возможен ли обрат­ный переход, при котором внутренняя энергия превращалась бы в механическую или позволяла бы совершать меха­ническую работу? Оказывается, возможен. Для этого ис­пользуются так называемые тепловые машины (двигатели), совершающие механическую работу за счет внутренней энергии системы. Тепловые двигатели позволяют использовать огромные запасы внутренней энергии различных энергоносителей (топли­ва) для нужд цивилизации.

Любая тепловая машина состоит из трех основных частей:

нагревателя 1, рабочего тела 3 (газ или пар) и холодильника 2

Нагреватель (теплоотдатчик) передает рабочему телу тепловой машины энергию в виде тепла. Холодильник (теплоприемник) забирает от рабочего тела неизрасходованную часть тепловой энергии. Чаще всего в качестве холодильни­ка используется окружающая среда. Система, которая обме­нивается энергией (теплотой) с внешней средой или другими системами и совершает рабо­ту, называется рабочим телом (веществом).

Работа любой тепловой машины состоит из повторяющихся циклических или круговых процессов (циклов). Циклическим или круговым процессом называется такая последовательность термодинамических процессов, в результате которых система возвращается в начальное состояние.

Каждый цикл включает в себя:

1) получение рабочим телом энергии от нагревателя;

2) расширение рабочего тела и совершение им работы;

3) передачу неиспользованной части энергии холодильнику и возвращение в исходное состояние.

Если система совершает положительную работу, то круговой процесс называется прямым циклом. Подчеркнем, что прямой цикл имеет направление обхо­да по часовой стрелке.

Обратным циклом называется круговой процесс, в котором работа, совершаемая системой, отрицательна.

Коэффициент полезного действия (КПД) η тепловой машины определяют как отношение совершенной машиной работы А к количеству тепла ΔQ₁, полученному от нагревателя:

η = A/ ΔQ₁ = (ΔQ₁ - ΔQ₂) / ΔQ₁ = 1- ΔQ₂/ΔQ₁

КПД характеризует степень преобразования внутренней энергии в механическую в данном тепловом двигателе. Другими словами, это эффективность работы тепловой машины, выра­женная количественно.

Рассказать о 4 типов тепловых машин : 1) паровая турбина – каторая и сегодня применяется на тепловых электро станциях и преобразует внутреннюю энергию сгарающего топлива в механическую энергию к валу поровой турбины присоединяют ротор генератора и вырабатываются электрическая энергия ; 2) Паровая машина – основа поровоза и парахода ; 3 ) двигатель внутреннего сгорания (ДВС)-существуют двух видов – дизельной и корбюраторный ;4) реактивный двигатель – применяется для космических полётов а турбо реактивная в авиации.

Билет №18