Принцип действия теплового двигателя

Введение

Наверное, никто из создателей первых автомобилей не думал о том, что их творения станут настолько популярными – на начало ХХI века количество автомобилей в мире перешагнуло отметку в 600 млн. экземпляров. Экономисты прогнозируют, что через 15 – 20 лет число автомобилей в мире перешагнет отметку в 1,5 млрд.

Мы должны принять, как свершившийся факт, то что количество автомобилей в мире будет возрастать и возрастать очень быстро. И надо понять к чему это приведет. Будет ли возрастание количества автомобилей благом или вредом?

Нашей задачей будет рассмотреть влияние автомобильной промышленности на экологию и проблемы с этим связанные, на общество, установить влияние на развития автопромышленности на науку и промышленность в целом.

Человечество на протяжении всей своей истории стремилось использовать источники энергии для решения своих задач. На заре истории человек начал использовать энергию падающей воды, позже, в средние века человечество научилось использовать энергию ветра. Со временем этого стало недостаточно для развития промышленности, ведь ветер не всегда достаточно силен, для того чтобы вращать крылья ветряных мельниц, а вода замерзает зимой. Но в конце ХVIII века был изобретен паровой двигатель. С изобретением парового двигателя стало возможным дальнейшее развитие техники и промышленности.

Но паровой двигатель имеет очень низкий коэффициент полезного действия, большую часть полученной при сгорании топлива энергии он попросту выбрасывает в воздух. Поэтому начались исследования по постройке двигателей внутреннего сгорания.

Каждый из рассмотренных нами этапов развития человечества имел свой источник энергии. И каждый последующий источник был более мощным и позволял получать большее количество энергии при меньших затратах. Поэтому мы можем сделать вывод, что развитие техники и промышленности напрямую зависит от уровня использования внутренней энергии тел. Человечество училось использовать более высококалорийные виды топлива И это действительно был процесс обучения, ведь для создания паровой машины, необходимо иметь познания в механике, металлургии, свойствах паров и газов. Человечество постепенно осваивало те источники энергии, которые он могло освоить, пребывая на своем уровне развития.

Основная часть

За своим назначением тепловые машины можно разделить на три вида: тепловые двигатели, тепловые насосы и холодильные машины. Тепловая машина трансформирует теплоту в работу. В тепловых машинах при исполнении работы теплота от более нагретого тела передается менее нагретому.

Виды теплового двигателя.

Современная техника использует три типа тепловых машин: поршневые, турбинные и реактивные. Газовые турбины позволяют получать большие мощности при сравнительно небольших размерах. Они широко используются в авиации, корабельных установках, на железнодорожном транспорте и постепенно внедряются на теплоэлектростанциях.

Поршневые двигатели также разделяются на три группы: на двигатели, которые работают по циклу Отто (карбюраторные), циклу Дизеля (дизельные) и по циклу Тринклера с использованием форсунки.

Каждый из этих видов двигателей имеет свои положительные и отрицательные качества. Дизельные двигатели, например, имеют высокий коэффициент полезного действия и большую мощность по сравнению с карбюраторным двигателем.

Принцип действия теплового двигателя.

Наиболее широко используются поршневые двигатели внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания – это тепловая машина, в которой топливо сжигается в цилиндре под поршнем. Теплота сгорания при этом превращается в работу при помощи поршня и кривошипно-шатунного механизма. Цилиндр имеет два отверстия с клапанами, через один из которых происходит впрыск рабочего тела (воздуха или смеси воздуха с парами бензина), а через другой выход продуктов сгорания после завершения цикла. Поршень в цилиндре двигателя во время одного цикла Отто совершает четыре хода или такта: всасывание, сжимание, расширение после сгорания смеси. Коэффициент полезного действия такого двигателя равен:

, где - степень сжатия.

Согласно формулы, коэффициент полезного действия двигателя зависит от степени сжатия, который в свою очередь зависит от качества топлива, показателя адиабаты [1]. Увеличение меры сжатия ограничено самовозгоранием топлива, что резко снижает экономичность двигателя. Степень сжатия в обычных карбюраторных двигателях не превышает 7 – 12 [2].