Зачем холодильник? Так как в тепловой машине реализуется круговой процесс, то вернуться в исходное состояние можно с меньшими затратами, если отдать часть тепла. Или если охладить пар, то его легче сжать, следовательно работа сжатия будет меньше работы расширения. Поэтому в тепловых машинах используется холодильник.
Тепловой машиной называется периодический действующий двигатель, совершающий работу за счет получаемого извне тепла.
Любая тепловая машина работает по принципу кругового (циклического) процесса, т.е. возвращается в исходное состояние (рис. 5.1). Но чтобы при этом была совершена полезная работа, возврат должен быть произведен с наименьшими затратами.
Полезная работа равна разности работ расширения и сжатия, т.е. равна площади, ограниченной замкнутой кривой.
Обязательными частями тепловой машины являются нагреватель (источник энергии), холодильник, рабочее тело (газ, пар).
Зачем холодильник? Так как в тепловой машине реализуется круговой процесс, то вернуться в исходное состояние можно с меньшими затратами, если отдать часть тепла. Или если охладить пар, то его легче сжать, следовательно работа сжатия будет меньше работы расширения. Поэтому в тепловых машинах используется холодильник.
Рис. 5.3
Прямой цикл используется в тепловом двигателе – периодически действующей тепловой машине, совершающей работу за счет полученной извне теплоты. Рассмотрим схему теплового двигателя (рис. 5.3). От термостата с более высокой температурой Т1, называемого нагревателем, за цикл отнимается количество теплоты Q1, а термостату с более низкой температурой Т2, называемому холодильником, за цикл передается количество теплоты Q2 и совершается работа A:
| . | (5.2.1) |
Рис. 5.4
Доступны следующие дополнительные демонстрации: 1. Гидравлическая машина. 2. Гидростатическое давление.
Сейчас основные усилия инженеров направлены на повышение КПД двигателей за счёт уменьшения трения их частей, потерь топлива вследствие его неполного сгорания и т. д.
«Физика — 10 класс»
Что такое термодинамическая система и какими параметрами характеризуется её состояние.
Сформулируйте первый и второй законы термодинамики.
Именно создание теории тепловых двигателей и привело к формулированию второго закона термодинамики.
Запасы внутренней энергии в земной коре и океанах можно считать практически неограниченными. Но для решения практических задач располагать запасами энергии ещё недостаточно. Необходимо так же уметь за счёт энергии приводить в движение станки на фабриках и заводах, средства транспорта, тракторы и другие машины, вращать роторы генераторов электрического тока и т. д. Человечеству нужны двигатели — устройства, способные совершать работу. Большая часть двигателей на Земле — это тепловые двигатели.
Тепловые двигатели — это устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую работу.
Принцип действия тепловых двигателей.
Для того чтобы двигатель совершал работу, необходима разность давлений по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Во всех тепловых двигателях эта разность давлений достигается за счёт повышения температуры рабочего тела (газа) на сотни или тысячи градусов по сравнению с температурой окружающей среды. Такое повышение температуры происходит при сгорании топлива.
Одна из основных частей двигателя — сосуд, наполненный газом, с подвижным поршнем. Рабочим телом у всех тепловых двигателей является газ, который совершает работу при расширении. Обозначим начальную температуру рабочего тела (газа) через T1. Эту температуру в паровых турбинах или машинах приобретает пар в паровом котле. В двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах повышение температуры происходит при сгорании топлива внутри самого двигателя. Температуру Т1 называют температурой нагревателя.
Роль холодильника.
По мере совершения работы газ теряет энергию и неизбежно охлаждается до некоторой температуры Т2, которая обычно несколько выше температуры окружающей среды. Её называют температурой холодильника. Холодильником является атмосфера или специальные устройства для охлаждения и конденсации отработанного пара — конденсаторы. В последнем случае температура холодильника может быть немного ниже температуры окружающего воздуха.
Таким образом, в двигателе рабочее тело при расширении не может отдать всю свою внутреннюю энергию на совершение работы. Часть тепла неизбежно передаётся холодильнику (атмосфере) вместе с отработанным паром или выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин.
Эта часть внутренней энергии топлива теряется. Тепловой двигатель совершает работу за счёт внутренней энергии рабочего тела. Причём в этом процессе происходит передача теплоты от более горячих тел (нагревателя) к более холодным (холодильнику). Принципиальная схема теплового двигателя изображена на рисунке 13.13.
Рабочее тело двигателя получает от нагревателя при сгорании топлива количество теплоты Q1, совершает работу А’ и передаёт холодильнику количество теплоты Q2
Так как у всех двигателей некоторое количество теплоты передаётся холодильнику, то η 
Карно придумал идеальную тепловую машину с идеальным газом в качестве рабочего тела. Идеальная тепловая машина Карно работает по циклу, состоящему из двух изотерм и двух адиабат, причем эти процессы считаются обратимыми (рис. 13.14). Сначала сосуд с газом приводят в контакт с нагревателем, газ изотермически расширяется, совершая положительную работу, при температуре Т1, при этом он получает количество теплоты Q1.
Затем сосуд теплоизолируют, газ продолжает расширяться уже адиабатно, при этом его температура понижается до температуры холодильника Т2. После этого газ приводят в контакт с холодильником, при изотермическом сжатии он отдаёт холодильнику количество теплоты Q2, сжимаясь до объёма V4
Как следует из формулы (13.17), КПД машины Карно прямо пропорционален разности абсолютных температур нагревателя и холодильника.
Главное значение этой формулы состоит в том, что в ней указан путь увеличения КПД, для этого надо повышать температуру нагревателя или понижать температуру холодильника.
Любая реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру Т1, и холодильником с температурой Т2, не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины: Процессы, из которых состоит цикл реальной тепловой машины, не являются обратимыми.
Формула (13.17) даёт теоретический предел для максимального значения КПД тепловых двигателей. Она показывает, что тепловой двигатель тем эффективнее, чем больше разность температур нагревателя и холодильника.
Лишь при температуре холодильника, равной абсолютному нулю, η = 1. Кроме этого доказано, что КПД, рассчитанный по формуле (13.17), не зависит от рабочего вещества.
Но температура холодильника, роль которого обычно играет атмосфера, практически не может быть ниже температуры окружающего воздуха. Повышать температуру нагревателя можно. Однако любой материал (твёрдое тело) обладает ограниченной теплостойкостью, или жаропрочностью. При нагревании он постепенно утрачивает свои упругие свойства, а при достаточно высокой температуре плавится.
Сейчас основные усилия инженеров направлены на повышение КПД двигателей за счёт уменьшения трения их частей, потерь топлива вследствие его неполного сгорания и т. д.
Для паровой турбины начальные и конечные температуры пара примерно таковы: Т1 — 800 К и Т2 — 300 К. При этих температурах максимальное значение коэффициента полезного действия равно 62 % (отметим, что обычно КПД измеряют в процентах). Действительное же значение КПД из-за различного рода энергетических потерь приблизительно равно 40 %. Максимальный КПД — около 44% — имеют двигатели Дизеля.
Охрана окружающей среды.
Трудно представить современный мир без тепловых двигателей. Именно они обеспечивают нам комфортную жизнь. Тепловые двигатели приводят в движение транспорт. Около 80 % электроэнергии, несмотря на наличие атомных станций, вырабатывается с помощью тепловых двигателей.
Однако при работе тепловых двигателей происходит неизбежное загрязнение окружающей среды. В этом заключается противоречие: с одной стороны, человечеству с каждым годом необходимо всё больше энергии, основная часть которой получается за счёт сгорания топлива, с другой стороны, процессы сгорания неизбежно сопровождаются загрязнением окружающей среды.
При сгорании топлива происходит уменьшение содержания кислорода в атмосфере. Кроме этого, сами продукты сгорания образуют химические соединения, вредные для живых организмов. Загрязнение происходит не только на земле, но и в воздухе, так как любой полёт самолёта сопровождается выбросами вредных примесей в атмосферу.
Одним из следствий работы двигателей является образование углекислого газа, который поглощает инфракрасное излучение поверхности Земли, что приводит к повышению температуры атмосферы. Это так называемый парниковый эффект. Измерения показывают, что температура атмосферы за год повышается на 0,05 °С. Такое непрерывное повышение температуры может вызвать таяние льдов, что, в свою очередь, приведёт к изменению уровня воды в океанах, т. е. к затоплению материков.
Отметим ещё один отрицательный момент при использовании тепловых двигателей. Так, иногда для охлаждения двигателей используется вода из рек и озёр. Нагретая вода затем возвращается обратно. Рост температуры в водоёмах нарушает природное равновесие, это явление называют тепловым загрязнением.
Для охраны окружающей среды широко используются различные очистительные фильтры, препятствующие выбросу в атмосферу вредных веществ, совершенствуются конструкции двигателей. Идёт непрерывное усовершенствование топлива, дающего при сгорании меньше вредных веществ, а также технологии его сжигания. Активно разрабатываются альтернативные источники энергии, использующие ветер, солнечное излучение, энергию ядра. Уже выпускаются электромобили и автомобили, работающие на солнечной энергии.
Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский
Основы термодинамики. Тепловые явления — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика
Тепловой машинойназывается такое устройство, которое преобразует теплоту в работу. Первая тепловая машина была изобретена в конце XVIII века (паровая). Сейчас существуют двигатели внутреннего сгорания, дизельные и т.д.
Тепловой машинойназывается такое устройство, которое преобразует теплоту в работу. Первая тепловая машина была изобретена в конце XVIII века (паровая). Сейчас существуют двигатели внутреннего сгорания, дизельные и т.д.
Любая тепловая машина состоит из трех частей: теплоотдатчика, рабочего тела и теплоприемника. Теплоотдатчик имеет температуру Т1 и отдает некоторое количество теплоты Q1 рабочему телу. Рабочее тело (газ, пар, нагретая жидкость) совершает работу. Причем, не вся теплота Q1 превращается в работу, а только некоторая ее часть
Чтобы получить математическое выражение второго начала термодинамики, рассматривают действие идеальной тепловой машины. Идеальной называют машину, которая работает без трения и потерь тепла. В ней рабочим телом является идеальный газ. Работа машины основана на принципе обратимого термодинамического цикла, называемого циклом Карно.
Цикл Карно состоит из четырех последовательно совершаемых процессов: изотермического расширения, адиабатического расширения, изотермического сжатия, адиабатического сжатия газа. Все процессы проводят обратимо, в результате чего газ возвращается в исходное положение.
В результате математических преобразований получают
где h – коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины.
Коэффициентом полезного действия тепловой машины h называется отношение количества полученной работы А к количеству поглощенной теплоты Q1. На основании этого соотношения второму закону термодинамики можно дать следующую формулировку: коэффициент полезного действия тепловой машины не зависит от природы и вида тел, участвующих в процессе, а зависит только от разности температур теплообменника (Т1) и теплоприемника (Т2). Современные тепловые машины имеют КПД, не превышающие 33 — 35 %.
Дата добавления: 2013-12-12 ; Просмотров: 2452 ; Нарушение авторских прав?
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Разделы: Физика
Разделы: Физика
Тема: «Принцип действия тепловой машины. Тепловая машина с наибольшим коэффициентом полезного действия».
Форма: Комбинированный урок с использованием компьютерных технологий.
Цели:
- Показать важность применения тепловой машины в жизни человека.
- Изучить принцип работы реальных тепловых двигателей и идеального двигателя работающего по циклу Карно.
- Рассмотреть возможные пути повышения КПД реального двигателя.
- Развить у учащихся любознательность, интерес к техническому творчеству, уважение к научным достижениям ученых и инженеров.
План урока.
Теоретический материал
Оно относилось к часам, куклам-автоматам, ко всяким механизмам, в общем, ко всему, что служило как бы дополнением «продолжением», «усовершенствованием» человека. В ХVIII веке попробовали заменить живую силу силой пара и применяли к безрельсовым повозкам термин «автомобиль».
Основные части теплового двигателя
В современной технике механическую энергию получают главным образом за счет внутренней энергии топлива. Устройства, в которых происходит преобразование внутренней энергии в механическую, называют тепловыми двигателями.
Для совершения работы за счет сжигания топлива в устройстве, называемом нагревателем, можно воспользоваться цилиндром, в котором нагревается и расширяется газ и перемещает поршень. Газ, расширение которого вызывает перемещение поршня, называют рабочим телом. Расширяется же газ потому, что его давление выше внешнего давления. Но при расширении газа его давление падает, и рано или поздно оно станет равным внешнему давлению. Тогда расширение газа закончится, и он перестанет совершать работу.
Итак, на участке ABC газ совершает работу (А > 0), а на участке CDA работа совершается над газом (А о С температуру нагревателя повысить со 127 до 447 о С?
Задача № 525
Определите КПД двигателя трактора, которому для выполнения работы 1,9 · 107Дж потребовалось 1,5 кг топлива с удельной теплотой сгорания 4,2 · 107Дж/кг.
Выполнение компьютерного теста по теме. Работа с моделью тепловой машины.
Главная особенность реактивного двигателя заключается в следующем. Так как она движется в результате взаимодействия с газами, образующимися при сгорании топлива, для движения её не нужны ни вода, ни земля, ни воздух- ракета может двигаться в безвоздушном пространстве.
Принципы работы тепловой машины.
Виды реактивных двигателей.
Циклическая тепловая машина. Принцип работы. *
Прямоточный воздушно — реактивный двигатель. *
Открытие пути в космос К.Э Циолковским. *
Выполнить расчёты результата взаимодействия двух или нескольких тел, когда значения действующих сил неизвестны, во многих случаях позволяет использование закона сохранения импульса.
Устройство, преобразующее энергию теплового движения в механическую энергию, называется тепловой машиной. Различают циклические и нециклические тепловые машины.
Представим принцип действия машин циклических машин. Реальная тепловая циклическая машины состоит из печки (нагревателя), холодильника и рабочего тела.
Для теоретического объяснения работы тепловых машин необходимо знание второго закона термодинамики в следующем виде: невозможно создать циклически работающий тепловой двигатель, единственным результатом действия которого получения от источника количества теплоты и превращение его полностью в механическую энергию.
Определим принцип работы циклической тепловой машины. Рабочее тело, в результате контакта с негревателем, получает от него вследствие обмена теплом некоторой количество теплоты, равное Q1, нагреваясь до некоторой температуры T1. После завершения контакта с нагревателем, рабочее тело переходит в контакт с холодильником.
При таком переходе рабочее тело совершает механическую работу A. В контакте с холодильником, рабочее тело отдаёт ему некоторое количество теплоты Q2 — охлаждается.
Затем рабочее тело снова переходит в контакт с печкой — процесс повторяется.
Открытие пути в космос
Рассмотрим прямоточный воздушно-реактивный двигатель, имеющий наиболее простую схему работы.
Воздухозаборник — это передний край трубки, всасывающий в себя воздух. Средняя часть — камера сгорания, в которой горит воздушно-топливная смесь. Отработанные газы выходят из сопла — задней части трубки.
Температура при сгорании воздушно — топливной смеси повышается, возрастает скорость движения двигателя, а раскалённые газы, создавая реактивную тягу, с силой выбрасываются через сопло.
Если на входе имеется скоростной поток воздуха, прямоточный воздушно — реактивный двигатель также может работать. Однако самолёт с таким двигателем самостоятельно стартовать не сможет — его придётся предварительно разгонять, например, при помощи воздушного винта. Но таким пропеллером можно разогнать и поток воздуха на входе двигателя.
В результате решения этой задачи появился турбореактивный двигатель.
Перед началом работы турбореактивного двигателя к компрессору необходимо присоединить, так называемый, стартёр, чтобы компрессор создал первоначальный напор воздуха на входе. Затем уже начнет работать сам реактивный двигатель.
На пути раскалённых газов инженеры — проектировщики поставили газовую турбину и единым валом соединили её с компрессором.
Турбину вращает выходящий переработанный газ, а соединённый с ней компрессор нагнетает воздушный поток в камеру сгорания, топливно-воздушная смесь горит, горячие газы вытекают из сопла — цикл повторяется.
Путём дополнительного сгорания топлива в форсажной камере, расположенной между турбиной и реактивным соплом можно увеличивать тягу турбореактивного двигателя.
Использование мощного и компактного турбореактивного двигателя в самолётах позволило очень скоро превысить их скорости скорость звука.
Но такие двигатели оказались не всегда выгодными экономически.
Использование турбовинтовых двигателей для огромных транспортных самолётов, которые летают со скоростями 650-700 км/ч и поднимают в воздух одновременно десятки тонн груза, оказалось более эффективным.
Чтобы турбина вращала и обычный воздушный винт, необходимо удлинить вал, соединяющий её с компрессором, добавить редуктор, снижающий частоту вращения винта, иначе воздушный поток станет срываться с лопастей, а пропеллер в основном будет вращаться вхолостую.
Теперь рассмотрим принцип работы реактивных двигателей.
Газы, нагретые до высокой температуры, при сгорании топлива, выбрасываются из сопла ракеты со скоростью v и взаимодействуют с ракетой.
До начала работы двигателей импульс ракеты и горючего был равен нулю, следовательно, и после включения двигателей сумма векторов импульса ракеты и импульса истекающих газов равна нулю, так как по закону сохранения импульса, сумма векторов импульсов взаимодействующих тел остаётся постоянной при отсутствии внешних сил. Можно записать следующее верное соотношение.
М – масса ракеты;
V – скорость ракеты;
m – масса выброшенных газов;
v – скорость истечения газов.
Для модуля скорости движения ракеты V верно соотношение:
(Формула модуля скорости движения ракеты применима при условии небольшого изменения массы M ракеты в результате работы её двигателей.)
Главная особенность реактивного двигателя заключается в следующем. Так как она движется в результате взаимодействия с газами, образующимися при сгорании топлива, для движения её не нужны ни вода, ни земля, ни воздух- ракета может двигаться в безвоздушном пространстве.
1) «Энциклопедический Словарь Юного Техника». Зубков.Б.В, Чумаков.С.В.
2) «Тепловые Явления В Технике». Билимович.Б.Ф.
Ошибка в тексте? Выдели её мышкой и нажми
Остались рефераты, курсовые, презентации? Поделись с нами — загрузи их здесь!
В качестве примера тепловой машины рассмотрим принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Цикл работы двигателя выглядит следующим образом (рис. 1):
2. КПД тепловой машины.
_files/image002.gif)
.
Для того чтобы эта работа была положительной, и нужен холодильник. При наличии холодильника газ перед сжатием или в процессе сжатия охлаждается, и потому процесс совершения им работы при сжатии протекает в среднем при меньшем давлении, чем при расширении. Из-за этого _files/image003.gif)
и, следовательно, _files/image004.gif)
.
В процессе действия теплового двигателя его рабочее тело периодически получает от нагревателя количество теплоты _files/image005.gif)
, совершает работу A и передает холодильнику количество теплоты _files/image006.gif)
. Отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя, называется коэффициентом полезного действия тепловой машины:
_files/image007.gif)
.
_files/image013.gif)
.
Т.к. _files/image014.gif)
, то у любого теплового двигателя _files/image015.gif)
.
Следовательно, любая тепловая машина должна состоять из 3х частей:
Термодинамика возникала как наука о превращениях теплоты в работу. Основной задачей термодинамики являлось создание наиболее эффективных тепловых машин.
Тепловой машиной называется периодически действующий двигатель, совершающий работу за счёт получаемого извне количества теплоты.
Рассмотрим, например, цикл тепловой машины состоящий из двух процессов: расширения и сжатия.
В этом цикле газ сначала расширяется до объёма V 2, а затем снова сжимается до объёма V 1. Для того чтобы работа, совершаемая за цикл, была больше нуля, давление, а, следовательно, и температура при расширении должны быть больше, чем при сжатии. Для этого рабочему телу при расширении нужно сообщать некоторое количество теплоты, а в ходе сжатия отнимать.
Следовательно, любая тепловая машина должна состоять из 3х частей:
- внешний резервуар, будем называть его – нагреватель;
- внешний резервуар, будем называть его – холодильник;
- рабочее тело (идеальный газ).
По завершении цикла рабочее тело возвращается в исходное состояние. Поэтому изменение его внутренней энергии за цикл равно нулю. При расширении рабочему телу сообщается количество теплоты Q 1, а при сжатии отнимается количество теплоты —.
– количество теплоты, которое за цикл получает рабочее тело. Поскольку изменение внутренней энергии рабочего тела равно нулю, тогда вся полученная за цикл теплота идёт на совершение работы телом:
Для того, чтобы машина работала повторными циклами, часть полученной теплоты должна быть отдана холодильнику. Это согласуется с требованиями второго начала термодинамики, по которому невозможен периодически действующий двигатель, который бы превращал полученную от нагревателя теплоту полностью в работу.
Оценивать эффективность тепловой машины принято коэффициентом полезного действия – КПД — η:
Из соотношения (59.2) следует, что η 
коэффициент полезного действия холодильной машины равен:
Процесс, обратный происходящему в тепловом двигателе, используется в холодильной машине: от термостата с более низкой температурой T2 за цикл отнимается количество теплоты Q2 и отдается термостату с более высокой температурой T1. При этом Q=Q1-Q2=A или Q1=Q2+A.
Тепловой двигатель — это периодически действующий двигатель, совершающий работу за счет полученной извне теплоты.
Термостатом называется термодинамическая система, которая может обмениваться теплотой с телами практически без изменения собственной температуры.
Рабочее тело — это тело, совершающее круговой процесс и обменивающееся энергией с другими телами.
Принцип работы теплового двигателя: от термостата с более высокой температурой T1, называемого нагревателем, за цикл отнимается количество теплоты Q1, а термостату с более низкой температурой T2, называемому холодильником, за цикл передается количество теплоты Q2. При этом совершается работа A=Q1-Q2 (рис. 18).
Термический КПД двигателя:
Чтобы КПД был равен 1, необходимо, чтобы Q2=0, а это запрещено вторым началом термодинамики.
Процесс, обратный происходящему в тепловом двигателе, используется в холодильной машине: от термостата с более низкой температурой T2 за цикл отнимается количество теплоты Q2 и отдается термостату с более высокой температурой T1. При этом Q=Q1-Q2=A или Q1=Q2+A.
Количество теплоты Q1, отданное системой термостату T1, больше количества теплоты Q2, полученного от термостата T2, на величину работы, совершенной над системой.
Эффективность холодильной машины характеризует холодильный коэффициент η’ — отношение отнятой от термостата с более низкой температурой количества теплоты Q2 к работе A, которая затрачивается на приведение холодильной машины в действие:
11 Двигатель внутреннего сгорания
1 Цель работы: Рассмотреть принцип работы теплового двигателя. Показать положительную и отрицательную роль тепловых машин в жизни человека
2 Сформулировать и записать основное уравнение молекулярно-кинетической теории Сформулировать закон Дальтона Какие макроскопические параметры связывает уравнение Менделеева- Клапейрона Какие процессы состояния идеального газа называют изопроцессами Решить задачи (текст прилагается)
3 Запасы внутренней энергии в океанах и земной коре можно считать практически неограниченными. Но располагать запасами недостаточно, необходимо за счет энергии уметь приводить в действие устройства, способные совершить работу. Большая часть двигателей на планете – это тепловые двигатели, т.е. устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую.
4 Прообраз паровой турбины
5 1. нагреватель 2. холодильник 3. рабочее тело
7 КПД: Поршневая тепловая машина – до 20% Паровая турбина – до 30% Двигатель внутреннего сгорания – до 45%
11 Двигатель внутреннего сгорания
14 И.И.Ползунов родился в 1728 году. В 1742 году Иван Иванович Ползунов окончил первую русскую горнозаводскую школу в Екатеринбурге, работал на Алтае на Колывано-Воскресенском заводе по добыче драгоценных металлов для царской казны. В 1742 году Иван Иванович Ползунов работал в Барнауле и стал одним из руководителей завода. На заводе из оборудования были только воздуходувные мехи и молоты для ковки металла, приводимые в движение силой воды.
15 И.И.Ползунов заменил водяной двигатель, разработав двухцилиндровую паровую машину всего за 13 месяцев. В 1765 году Ползунов разработал специальный поплавочный регулятор уровня в котле. К сожалению, увидеть машину в работе ему не удалось, он умер за два месяца до пуска машины в эксплуатацию, 27 мая 1766 года.
Для характеристики экономичности различных двигателей введено понятие
КПД (коэффициент полезного действия) двигателя.
Слайды и текст этой презентации
Паровая турбина.
Экологические проблемы
теплоэнергетики.
Возобновляемые
источники энергии
Тепловым двигателем называют машину, в котором внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.
Вся ли тепловая энергия превращается в тепловых двигателях в механическую энергию?
Любой тепловой двигатель превращает в механическую энергию только часть той энергии, которая выделяется топливом
Для характеристики экономичности различных двигателей введено понятие
КПД (коэффициент полезного действия) двигателя.
Схема работы теплового двигателя
Q1-количество теплоты, полученное от нагревателя
Q2-количество теплоты, отданное холодильнику
А= Q1-Q2 -работа, совершаемая двигателем
Нагреватель-топливо; рабочее тело-газ; холодильник- окружающая среда, части механизма
Физическая величина, показывающая, какую часть составляет совершаемая двигателем работа от энергии, полученной при сгорании топлива, называется коэффициентом полезного действия теплового двигателя
КПД теплового двигателя
Характеристики тепловых двигателей
Важнейшая техническая задача
Повысить КПД тепловых двигателей
Уменьшение трения частей двигателя
Уменьшение потерь топлива вследствие его неполного сгорания
Применение тепловых машин и проблемы охраны окружающей среды
При сжигании топлива в тепловых машинах требуется большое количество кислорода. На сгорание разнообразного топлива расходуется от 10 до 25% кислорода, производимого зелёными растениями.
Тепловые машины не только сжигают кислород, но и выбрасывают в атмосферу эквивалентные количества двуокиси углерода (углекислого газа). Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Сейчас во всём мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно 200 – 250 млн. т золы и около 60 млн. т диоксида серы.
Кроме промышленности воздух загрязняет и транспорт, прежде всего автомобильный (жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей).
Не уничтожать зеленый покров Земли.
2. Посадить и вырастить дерево.
3. Не ездить без нужды в автомобиле, на мотоцикле, мопеде.
4. Охранять лес, родники, речушки.
5. Организовать при школе экологический патруль.
6. Экономить воду, электроэнергию (будут сжигать меньше топлива на электростанциях).
7. Беречь бумагу, собирать и сдавать макулатуру (сохраните лес).
8. Беречь вещи (на их изготовление идет энергия).
9. Собирать и сдавать вторсырье.
10. Беспощадно бороться с разрушителями природы, кем бы они ни были.
1. Один из учеников при решении получил ответ, что КПД теплового двигателя равен 200%. Правильно ли решил ученик задачу?
2. КПД теплового двигателя 45%. Что означает это число?
1.Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и отдаёт холодильнику энергию 800 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя?
2.Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и отдаёт холодильнику энергию 700 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя?
1. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 0,23МДж и израсходовал 2кг бензина. Вычислить КПД двигателя.
Задачи( 2 – реши сам)
2. Определить КПД двигателя трактора, которому для выполнения работы 18,9 МДж потребовалось 1,5кг топлива с q =42МДж/кг.
Задача для любителей биологии
Спасибо за активную работу на уроке.
В нагревателе происходит сгорание топлива, в результате чего выделяется количество теплоты Q1, а сам нагреватель при этом нагревается до температуры T1. Рабочее вещество, расширяясь, совершает работу A.
Прежде природа угрожала человеку, а теперь человек угрожает природе
Со следствиями неразумной деятельности человека приходится сталкиваться уже нынешнему поколению. И значительный вклад в нарушение хрупкого равновесия природы вносит огромный объём тепловых двигателей, используемых на транспорте, в сельском хозяйстве, а также паровых турбин электростанций.
Это вредное воздействие проявляется в колоссальных выбросах и повышении содержания углекислого газа в атмосфере. Процесс сгорания топлива сопровождается потреблением атмосферного кислорода в таких масштабах, что это превышает его выработку всей земной растительностью.
Значительная часть тепла от двигателей рассеивается в окружающей среде. Этот процесс, усугубляемый парниковым эффектом, приводит к повышению среднегодовой температуры на Земле. А глобальное потепление чревато катастрофическими последствиями для всей цивилизации.
Чтобы ситуация не усугублялась, необходима эффективная очистка, отработанных газов, переход на новые экологические стандарты, предъявляющие более жёсткие требования к содержанию вредных веществ в выхлопных газах.
Очень важно использовать только качественное топливо. Хорошие перспективы ожидаются от использования в качестве горючего водорода, поскольку при его сгорании вместо вредных выбросов образуется вода.
В недалеком будущем значительная часть автомобилей, работающих на бензине, будет заменена электромобилями.
Только общими усилиями мы можем сохранить этот удивительный мир, которым природа одарила нашу планету.
http://class-fizika.ru/10_a189.html
http://studopedia.su/3_41644_printsip-raboti-teplovoy-mashini-kpd-sistemi.html
http://urok.1sept.ru/articles/504474
http://studyport.ru/referaty/tochnyje-nauki/3779-printsipy-raboty-teplovoj-mashiny
http://www.ablov.ru/Physics/9%20klass/0405%20(%E2%84%9611).htm
http://edu.tltsu.ru/er/book_view.php?book_id=554&page_id=3670
http://testent.ru/publ/studenty/fizika/teplovye_dvigateli_i_kholodilnye_mashiny/37-1-0-1799
http://www.myshared.ru/slide/68269/
http://thepresentation.ru/fizika/printsip-raboty-teplovyh-mashin
http://www.doklad-na-temu.ru/fizika/teplovye-dvigateli.htm
