Принцип действия и основные элементы теплового двигателя (окончание)

График зависимости p(V) при сжатии более холодного газа изображён на графике (рис. 43.2) синей линией. Работа А_внеш внешних сил, совершаемая при этом над газом, численно равна площади фигуры под этим графиком (на рисунке она закрашена).

Рис. 43.2

Полезная работа А_пол, совершённая двигателем за один цикл, равна разности работы газа А_r и работы внешних сил А_внеш:

А_пол = А_r - А_внеш (1)

Из этого соотношения следует, что полезная работа численно равна площади, заключённой внутри цикла в координатах р, V. Она закрашена на рисунке 43.3.

Рис. 43.3

1. Докажите, что

А_пол = Q₁ - Q₂ (2)

Подсказка. Воспользуйтесь первым законом термодинамики и тем, что при возвращении в начальное состояние внутренняя энергия газа не изменилась.

Основные элементы теплового двигателя

Итак, тепловой двигатель состоит из следующих основных элементов (рис. 43.4).

Рис. 43.4

Нагреватель — сжигаемое топливо. Нагреватель имеет высокую температуру Т₁ и при контакте с рабочим телом передаёт ему количество теплоты Q₁.
Рабочее тело — обычно газ.
Холодильник — обычно окружающий воздух или вода водоёма. Температура Т₂ холодильника ниже температуры нагревателя: Т₂ < Т₁ При контакте с рабочим телом холодильник отбирает у него количество теплоты Q₂.

<<< К началу