Принцип действия и основные элементы теплового двигателя

В курсе физики основной школы вы уже познакомились с различными видами тепловых двигателей и их устройством. Тепловые двигатели сыграли большую роль в истории человечества и сохраняют огромное значение сегодня. Они движут автомобили, вращают турбины тепловых электростанций, разгоняют космические корабли.

Принцип действия теплового двигателя

Тепловые двигатели названы так потому, что в них сжигают топливо (например, газ или бензин) для получения высокой температуры. Она нужна для того, чтобы увеличить давление газа, который совершает работу при расширении (например, двигая поршень, соединённый передаточным механизмом с ведущими колёсами автомобиля). Этот газ называют рабочим телом.

При расширении газу передаётся количество теплоты Q¹.

На рисунке 43.1 график зависимости p(V) при расширении газа схематически показан красной линией. Как вы уже знаете, работа А^r, совершённая при этом газом, численно равна площади фигуры под этим графиком (на рисунке она закрашена).

Рис. 43.1

Действие теплового двигателя имеет циклический характер, то есть представляет собой последовательность повторяющихся одинаковых процессов. Поэтому после того, как газ расширился, совершив работу, его надо сжать до прежнего объёма, чтобы он снова смог совершить работу при следующем расширении.

Сжимая газ, надо совершать работу над газом. Чтобы двигатель совершал полезную работу, работа по сжатию газа должна быть меньше работы газа при его расширении. Для этого надо сжимать газ при меньшем давлении. А чтобы уменьшить давление газа, надо понизить его температуру. Для этого при сжатии надо охлаждать газ, то есть отбирать у него некоторое количество теплоты Q₂.

Окончание >>>