Главная >> Физика 8 класс. Пурышева

Глава 5. Тепловые свойства газов, жидкостей и твёрдых тел, газов и твёрдых тел

Принципы работы тепловых двигателей

3. В тепловом двигателе превращается в механическую энергию только часть энергии, которую рабочее тело получает от нагревателя. Часть энергии передаётся холодильнику, а часть энергии идёт на совершение работы против сил сопротивления.

Пусть Q₁ — количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя; Q₂ — количество теплоты, отданное холодильнику; А — совершённая двигателем работа. Тогда А = Q₁ — Q₂.

Отношение совершённой двигателем работы А к количеству теплоты, полученному им от нагревателя Q1 называют коэффициентом полезного действия теплового двигателя (КПД) η:

Коэффициент полезного действия показывает, какая часть энергии, полученной от нагревателя, пошла на совершение работы. Обычно его выражают в процентах.

4. Для повышения коэффициента полезного действия теплового двигателя необходимо увеличить количество теплоты, которое он получает от нагревателя, и уменьшить количество теплоты, отдаваемое холодильнику.

Количество теплоты, полученное от нагревателя, тем больше, чем выше его температура, а количество теплоты, отданное холодильнику, тем меньше, чем ниже его температура. Поэтому для повышения КПД двигателя следует повысить температуру нагревателя и понизить температуру холодильника. Кроме того, для повышения КПД необходимо уменьшить потери энергии через стенки двигателя, уменьшить трение в его рабочих частях.

5. В тепловых двигателях происходит передача некоторого количества теплоты от нагревателя холодильнику и при этом совершается работа.

Существуют такие тепловые машины, в которых осуществляется обратный процесс: теплота передаётся от холодильника нагревателю, и работа в этом случае совершается внешними силами. Такие тепловые машины называют холодильными машинами или холодильниками. Типичным примером подобных машин является бытовой холодильник.

Чтобы передать некоторое количество теплоты от холодильника нагревателю, необходимо расширение рабочего тела производить при более низкой температуре, чем сжатие. Рабочее тело, расширяясь при температуре холодильника, получает от него количество теплоты Q₂. Внешние силы, производя работу А, сжимают рабочее тело при более высокой температуре. При этом рабочее тело передаёт нагревателю количество теплоты Q₁ = А + Q₂ (рис. 91). Таким образом, при сжатии рабочего тела от холодильника забирается энергия и его температура понижается. Это, в частности, позволяет поддерживать низкую температуру в холодильной и морозильной камерах бытового холодильника.

Для совершения внешними силами работы над рабочим телом необходимы затраты энергии. При работе бытового холодильника затрачивается электрическая энергия.

<<< К началу      Окончание >>>