Тепловая машина

В современной технике механическую энергию в основном получают за счет внутренней энергии топлива. Устройства, в которых происходит пре­образование внутренней энергии в механическую, получили название теп­ловых двигателей. Если в цилиндре есть поршень, который может свободно перемещаться, то можно заставить перемещаться этот поршень за счет рас­ширения газа, т.е. газ совершает работу. В этом случае газ называют рабо­чим телом. Чтобы двигатель работал непрерывно, необходимо, чтобы пор­шень после расширения газа каждый раз возвращался в исходное положе­ние, сжимая газ до первоначального положения. Сжатие газа может проис­ходить только под действием внешней силы, которая при этом совершает работу. После этого вновь могут происходить процессы расширения и сжа­тия газа. Следовательно, работа теплового двигателя должна состоять из периодически повторяющихся процессов расширения и сжатия.

Рассмотрим принцип работы поршневого двигателя. В таком двигателе рабочим телом является газ, который давит на поршень, вследствие чего поршень перемещается. При расширении газа возникает движение поршня, которое передается валу двигателя с укрепленным на нем маховиком. Для сжатия газа поршень должен переместиться под действием внешней силы в противоположном направлении. Это движение совершается за счет кинети­ческой энергии, запасенной маховиком в процессе расширения газа.

Если работа сжатия газа меньше работы рас­ширения газа, то мы получим полезную работу, т.е. каждому значению объема газа при сжатии должно соответствовать меньшее давление, чем при расширении. Давление газа при одном и том же объеме тем меньше, чем ниже его температу­ра. Поэтому газ перед сжатием должен быть ох­лажден. Для этого его необходимо привести в контакт с телом, имеющим более низкую темпе­ратуру. Это тело называют холодильником.

Нагреватель, рабочее тело и холодильник — основные части теплового двигателя. На рис. 3.5 в координатных, осях рV графически представлен процесс расширения газа (линия АВ) и сжатия до первоначального объема (линия CD).

Ответьте на вопросы к тексту:

1. Чему численно равна площадь фигуры ABEF?

2. Чему численно равна площадь фигуры DCEF?

3. Чему численно равна площадь фигуры ABCD?

4. Может ли коэффициент полезного действия тепловой машины быть больше единицы? Ответ обоснуйте.

Министерство образования и науки

Самарской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Среднего профессионального образования

«Губернский колледж г.Сызрани»

Технический профиль