Составитель: преподаватель математики и физики Алексеева Елена Васильевна

Тепловыми двигателями называют машины, которые преобразуют выделяющуюся при сжигании топлива внутреннюю энергию в механическую энергию. Первые паровые машины появились на рубеже 17 – 18 веков в Англии и Франции В середине 18 века Столетов(Россия) и Уатт (Англия) создали универсальные паровые машины для различных нужд. Во 2 половине 19 века появились четырех- тактные двигатели (Отто из Германии).

Нагреватель Т1 Рабочее тело Холодильник Т2 Обязательные элементы: 1)нагреватель с температурой Т1; 2)рабочее тело (газ в цилиндре, закрытом поршнем); 3)холодильник с температурой Т2 < Т1. Роль холодильника может выполнять окружающая среда.

Механическая работа совершается при расширении газа в цилиндре (участок а). Для возврата рабочего тела в состояние 1 надо газ сжать, совершив работу, меньшую чем при расширении. Работа газа равна площади фигуры под кривой а. Р V 1 2 a b

Сжатие газа производят при низких температурах. Разность площадей фигур под кривыми а и b – работа рабочего тела за цикл. А=Q 1 - Q 2. Работа равна разности между теплотой рабочего тела, полученной от нагревателя и теплотой, отданной холодильнику.

Отношение совершенной за цикл работы А' к количеству теплоты Q 1, полученному за цикл от нагревателя, называется коэффициентом полезного действия тепловой машины η.

1) Сопровождаются теплообменом между телами, имеющими разные температуры. 2) механическая энергия переходит во внутреннюю при наличии трения. Для тепловой машины, совершающей цикл между нагревателем с фиксированной температурой Т1 и холодильником с температурой Т2, КПД не может превышать значения

Цикл называется обратимым, если он состоит из обратимых процессов, т.е. таких, которые можно провести в любом направлении через одну и ту же цепочку равновесных состояний. Единственным обратимым процессом, который можно осуществить между нагревателем и холодильником с фиксированными температурами - цикл Карно.

Р V T1T1 T2T2 Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат. На участке 1-2 газ, получая Q 1 от нагревателя, имеет температуру Т 1, изотермически расширяется. Газ совершает положительную работу.

На участке 2-3 газ расширяется адиабатически, его температура от Т 1 снижается до температуры холодильника Т 2. Совершаемая газом работа равна убыли его внутренней энергии.

На участке 3-4 газ изотермически сжимают, газ отдает холодильнику Q 2, равное работе, совершенной над газом. На участке 4-1 газ адиабатически сжимают до повышения температуры до Т 1. Увеличение внутренней энергии газа равно работе внешних сил, совершаемой при сжатии газа.