Билет №26 коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя

Звуковые волны. Принцип действия тепловых двигателей. КПД тепловых двигателей.

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 T₁ называют температурой нагревателя.

По мере совершения работы газ теряет энергию и неизбежно охлаждается до некоторой температуры Т₂. Обычно температура Т₂ 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 атмосферы.

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя.

Невозможность полного превращения внутренней энергии газа в работу тепловых двигателей обусловлена необратимостью процессов в природе. Если бы теплота могла самопроизвольно возвращаться от холодильника к нагревателю, то внутренняя энергия могла бы быть полностью превращена в полезную работу с помощью любого теплового двигателя.

Согласно закону сохранения энергии работа, совершаемая двигателем, равна:

Á=|Q₁| - |Q₂|,

Где Q₁ – количество теплоты, полученное от нагревателя, а Q₂ – количество теплоты, отданное холодильнику.

Коэффициентом полезного действия теплового двигателя называют отношение работы Á

, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

Ƞ= Á/Q₁ = Q₁-Q₂/Q₁ * 100%