Еволюція теплових машин

Перша парова машина 1705 р Томас Ньюкамен Томас Севері (рис. 1)

Парова машина Ползунова 1765 р (рис. 2)

Паровий двигун Уатта 1784 р (рис. 3)

                  Рис. 1                                          Рис. 2                                      Рис 3

Тепловий двигун – це пристрій, який перетворює внутрішню енергію палива у механічну енергію (рис. 4)

Рис. 4                                                                               Рис. 5

Робоче тіло (пара,газ) отримує Qн  , виконує корисну роботу і віддає Qх холодильнику

Після закінчення циклу система повертається в початковий стан.

Робота циклу може виконуватись тільки за рахунок зовнішніх джерел, які надають кількість теплоти.

Оскільки перші теплові двигуни мали низький ККД (~5%), інженер Садні Карно в 1824 р. в своїй праці «Про рушійну силу вогню» запропонував цикл ідеальної теплової машини (робоче тіло – ідеальний газ, відсутні втрати на теплопровідність, тертя і випромінювання)

• Прямий цикл Карно (Теплова машина) (рис. 5)

• Зворотний цикл Карно (Холодильна машина) (рис. 6)

                                                                                                                         Рис. 6

• ККД теплової машини визначається тільки температурами нагрівника і холодитьника і не залежить від роду робочої речовини

• ККД теплової машини завжди менший 100%

• Для підвищення ККД необхідно підвищувати Т_Н і зменшувати Т_Х

Перший закон термодинаміки встановлює кількісне співвідношення між кількістю теплоти Q, роботою A і внутрішньою енергією ΔU системи але не визначає напрям перебігання теплових процесів

Другий закон термодинаміки

• Перетворення теплоти в роботу можливе тільки за наявності нагрівника і холодильника; у всіх теплових машинах корисно використовується тільки та частина енергії, яка передається від нагрівника до холодильника

• Висновок : не можна створити тепловий двигун другого роду, тобто той, який працює за рахунок охолодження тіла