Підручник Фізика 8 клас - П.Ф. Пістун - Богдан 2016 рік

Розділ І ТЕПЛОВІ ЯВИЩА

§16. Принципи роботи теплових двигунів

✓ Яку фізичну величину називають питомою теплотою згоряння палива?

✓ Що називають коефіцієнтом корисної дії?

1. Теплові двигуни — це пристрої, які здійснюють механічну роботу за рахунок внутрішньої енергії палива.

Розглянемо, як працює найпростіший тепловий двигун. Виконаємо дослід. Наллємо в пробірку воду, закриємо її корком і закріпимо в штативі (рис. 35). Будемо нагрівати пробірку з водою. Коли вода закипить, пара, що утворилася над нею, виштовхне корок із пробірки.

Пара при цьому виконає роботу з переміщення корка за рахунок своєї внутрішньої енергії. Ми, таким чином, отримали найпростіший тепловий двигун. Такий двигун може виконати роботу одноразово. Щоб він знову виконав роботу, його потрібно повернути в початковий стан.

Рис. 35

2. З’ясуємо, з яких частин складається описаний вище двигун. Пара, яка здійснювала роботу, являє собою робоче тіло. Робоче тіло (пара) отримувало енергію від нагрівача, в даному випадку — від спиртівки, в якій згорає спирт (паливо), розширювалося і здійснювало роботу, виштовхуючи корок. Щоб повернути робоче тіло в початковий стан (стиснути), його треба охолодити, отже, потрібно мати холодильник, якому робоче тіло віддає певну кількість теплоти. В даному випадку роль холодильника відіграє навколишнє повітря.

Таким чином, в тепловому двигуні розширення робочого тіла відбувається при більш високій температурі, ніж стиснення.

Рис. 36

Будь-який теплової двигун складається з робочого тіла, нагрівана і холодильника. На рисунку 36 зображено принципову схему теплового двигуна. Робочим тілом зазвичай є газ або пара, тому що вони добре стискаються. Холодильником може бути довкілля. Робоче тіло отримує енергію від нагрівача, здійснює роботу і віддає деяку кількість теплоти холодильнику, повертаючись у початковий стан.

3. У тепловому двигуні перетворюється в механічну енергію тільки частина енергії, яку робоче тіло отримує від нагрівача. Частина енергії передається холодильнику, а частина енергії йде на здійснення роботи проти сил опору.

Нехай Q1 — кількість теплоти, яку отримало робоче тіло від нагрівача; Q1 — кількість теплоти, яку робоче тіло віддало холодильнику; А — виконана робота. Тоді А = Q1Q2.

Відношення виконаної двигуном роботи А до кількості теплоти Q1, отриманої ним від нагрівача, називають коефіцієнтом корисної дії теплового двигуна (ККД) :

Коефіцієнт корисної дії показує, яка частина енергії, отриманої від нагрівача, пішла на здійснення роботи. Зазвичай його виражають у відсотках.

4. Для підвищення коефіцієнта корисної дії теплового двигуна необхідно збільшити кількість теплоти, яку він отримує від нагрівача, і зменшити кількість теплоти, що віддається холодильнику.

Кількість теплоти, отримана від нагрівача, тим більша, чим вища його температура, а кількість теплоти, що віддається холодильнику, тим менша, чим нижча його температура. Тому для підвищення ККД двигуна слід підвищити температуру нагрівача і знизити температуру холодильника. Крім того, для підвищення ККД необхідно зменшити втрати енергії через стінки двигуна, зменшити тертя в його робочих частинах.

Запитання для самоперевірки

1. Які двигуни називають тепловими?

2. Які основні частини теплового двигуна?

3. Чому робочим тілом двигуна є газ або пара?

4. Навіщо тепловому двигуну потрібен холодильник?

5. Що називають коефіцієнтом корисної дії теплового двигуна?

6. Від чого залежить ККД теплового двигуна?

Що потрібно зробити, аби підвищити ККД теплового двигуна?

Завдання 16

1. Чи можна механічну енергію повністю перетворити у внутрішню енергію тіла?

2. Чи можна внутрішню енергію робочого тіла повністю перетворити в механічну енергію?

3. Які перетворення енергії відбуваються при пострілі з гвинтівки?

4. Двигун здійснив роботу 28 МДж, отримавши кількість теплоти 70 МДж. Чому дорівнює ККД двигуна?

5. Обчисліть ККД двигуна, якщо він отримав від нагрівана кількість теплоти 150 МДж, а передав холодильнику 100 МДж.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.