Закон сохранения энергии

Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает; количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую.

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе: ; Q=

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

Невозможно перевести теплоту от более холодной системы к более горечей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих телах.

Согласно закону сохранения энергии работа, совершаемая двигателем равна: А’=

Где Q -количество теплоты, полученное от нагревателя, а Q -количество теплоты, отданное холодильнику.

Коэффициентом полезного действия теплового двигателя называют отношение работы А’, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

Так как у всех двигателей некоторое количество теплоты передается холодильнику, то <1.

Карно придумал идеальную тепловую машину с идеальным газом в качестве рабочего тела. Он получил для КПД этой машины следующее значение:

→ → =62%

Действительно же значение КПД из-за различного рода энергетических потерь приблизительно равно 40%. Максимальный КПД около 44%-имеют двигатели Дизеля.

Решение задач

Задача 1. Свинцовая пуля летит со скоростью 200м/с и попадает в земляной вал. На сколько градусов нагреется пуля, если 78% кинетической энергии пули превратилось во внутреннюю?

Дано СИ Решение

Так часть кинетической энергии перешла во внутреннюю, следовательно,

пуля нагрелась. Значит

, Получим:

, массу можно сократить. Выразим :

Ответ: 120К

Задача 2. 1 м³ воздуха при температуре 0°С находится в цилиндре при давлении 2·10⁵Па. Какая будет совершена работа при его изобарном нагревании на 10°С?

Дано СИ Решение

V₁= 1 м³Определить работу расширения газа. Температуру

t₁ = 0°С переводим в Кельвины. T₁=273 К; T₂=283 К

P=2*10⁵ Па V₁/T₁=V₂/T₂→ V₂=1,0366 м³

t₂ = 10°С ∆V=1,0366-1=0,0366 м³

А-? А=Р*∆V=2*10⁵*0.0366 = 7326 Дж = 7.3 кДж

Ответ: 7.3 кДж

Задача 3. Температура нагревателя идеальной тепловой машины 117⁰С, а холодильника 27⁰С. Количество теплоты, получаемое машиной от нагревателя за 1с, равно 60кДж. Вычислить КПД машины, количество теплоты, отдаваемое холодильнику в 1с и мощность машины.

Дано СИ Решение