Главная >> Физика. 10 класс. Часть 2. Генденштейн

 

 

 

 

§ 43. Тепловые двигатели. Второй закон термодинамики

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя

Эффективность теплового двигателя определяется отношением полезной работы двигателя к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

Коэффициентом полезного действия η теплового двигателя называют выраженное в процентах отношение полезной работы Апол, совершённой двигателем, к количеству теплоты Q1, полученной от нагревателя:

Из соотношения пол = Q1 - Q2 следует, что

Поскольку переданное холодильнику количество теплоты Q2 > 0, коэффициент полезного действия любого теплового двигателя меньше 100 %.

2. За некоторое время нагреватель передал рабочему телу количество теплоты 5 кДж, а рабочее тело отдало холодильнику количество теплоты 4 кДж. Чему равен КПД?

Максимально возможный КПД теплового двигателя

Исследуя различные циклические процессы, французский учёный С. Карно доказал, что

максимально возможный коэффициент полезного действия теплового двигателя

В этой формуле Т1 — температура нагревателя, а Т2 — температура холодильника.

Как увеличить КПД теплового двигателя? Из формулы (5) следует, что этого можно достичь двумя способами: повышая температуру Т1 нагревателя и понижая температуру Т2 холодильника. Какой способ более эффективен?

Чтобы ответить на этот вопрос, заметим, что температура холодильника Т2 не может быть ниже температуры окружающего воздуха, поэтому особенно сильно понизить её невозможно. Следовательно, единственно возможный путь — повышать насколько возможно температуру Т1 нагревателя. Однако и тут есть ограничение: температура нагревателя не должна превышать температуру плавления материалов, из которых изготовлен двигатель.

Формула (5) соответствует максимально возможному КПД теплового двигателя. У реальных тепловых двигателей он существенно меньше максимально возможного. Например, КПД лучших двигателей внутреннего сгорания составляет 30—40 %.

3. Чему равен максимально возможный КПД теплового двигателя, если температура нагревателя 1000 °С, а температура холодильника 20 °С?

 

 

Рейтинг@Mail.ru