Слайд 2План урока
1. Принципы действия тепловых двигателей.
2. Роль холодильника и нагревателя.
3. КПД теплового
![План урока 1. Принципы действия тепловых двигателей. 2. Роль холодильника и нагревателя.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/479253/slide-1.jpg)
двигателя.
4. Цикл Карно.
Слайд 3Тепловые двигатели.
Тепловым двигателем называется устройство, способное превращать полученное количество теплоты в механическую
![Тепловые двигатели. Тепловым двигателем называется устройство, способное превращать полученное количество теплоты в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/479253/slide-2.jpg)
работу.
Механическая работа в тепловых двигателях производится в процессе расширения некоторого вещества, которое называется рабочим телом.
Реально существующие тепловые двигатели (паровые машины, двигатели внутреннего сгорания и т. д.) работают циклически.
Слайд 4Рабочий цикл ТД
Круговой процесс на диаграмме (p, V). abc – кривая расширения, cda
![Рабочий цикл ТД Круговой процесс на диаграмме (p, V). abc – кривая](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/479253/slide-3.jpg)
– кривая сжатия. Работа A в круговом процессе равна площади фигуры abcd
Слайд 5Тепловые резервуары
Общее свойство всех круговых процессов состоит в том, что их невозможно
![Тепловые резервуары Общее свойство всех круговых процессов состоит в том, что их](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/479253/slide-4.jpg)
провести, приводя рабочее тело в тепловой контакт только с одним тепловым резервуаром. Их нужно, по крайней мере, два. Тепловой резервуар с более высокой температурой называют нагревателем, а с более низкой – холодильником. Совершая круговой процесс, рабочее тело получает от нагревателя некоторое количество теплоты Q1 > 0 и отдает холодильнику количество теплоты Q2 < 0. Полное количество теплоты Q, полученное рабочим телом за цикл, равно
Q = Q1 + Q2 = Q1 – |Q2|.
Слайд 6КПД теплового двигателя
При обходе цикла рабочее тело возвращается в первоначальное состояние, следовательно,
![КПД теплового двигателя При обходе цикла рабочее тело возвращается в первоначальное состояние,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/479253/slide-5.jpg)
изменение его внутренней энергии равно нулю (ΔU = 0). Согласно первому закону термодинамики,
ΔU = Q – A = 0.
Отсюда следует: A = Q = Q1 – |Q2|.
Работа A, совершаемая рабочим телом за цикл, равна полученному за цикл количеству теплоты Q. Отношение работы A к количеству теплоты Q1, полученному рабочим телом за цикл от нагревателя, называется коэффициентом полезного действия η тепловой машины:
Слайд 7Модель. Термодинамические циклы
![Модель. Термодинамические циклы](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/479253/slide-6.jpg)
Слайд 8Энергетическая схема тепловой машины:
1 – нагреватель; 2 – холодильник; 3 – рабочее
![Энергетическая схема тепловой машины: 1 – нагреватель; 2 – холодильник; 3 –](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/479253/slide-7.jpg)
тело, совершающее круговой процесс. Q1 > 0, A > 0, Q2 < 0; T1 > T2
Слайд 9Примеры реальных тепловых циклов
Циклы карбюраторного двигателя внутреннего сгорания (1) и дизельного двигателя
![Примеры реальных тепловых циклов Циклы карбюраторного двигателя внутреннего сгорания (1) и дизельного двигателя (2)](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/479253/slide-8.jpg)
(2)
Слайд 10Цикл С.Карно (1824 г.)
Полная работа A, совершаемая газом за цикл, равна сумме работ
![Цикл С.Карно (1824 г.) Полная работа A, совершаемая газом за цикл, равна](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/479253/slide-9.jpg)
на отдельных участках:
A = A12 + A23 + A34 + A41.
На диаграмме (p, V) эта работа равна площади цикла.
Слайд 11Цикл С.Карно (1824 г.)
Из первого закона термодинамики, работа газа при адиабатическом расширении (или
![Цикл С.Карно (1824 г.) Из первого закона термодинамики, работа газа при адиабатическом](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/479253/slide-10.jpg)
сжатии) равна убыли ΔU его внутренней энергии. Для 1 моля газа
A = –ΔU = –CV (T2 – T1),
где T1 и T2 – начальная и конечная температуры газа.
Работы, совершенные газом на двух адиабатических участках цикла Карно, одинаковы по модулю и противоположны по знакам
A23 = –A41.
По определению, коэффициент полезного действия η цикла Карно есть
С. Карно выразил коэффициент полезного действия цикла через температуры
нагревателя T1 и холодильника T2: