Второе начало термодинамики. Принцип действия тепловой машины и ее КПД. Лекция 6

Содержание

Слайд 2

Тепловой двигатель

Это устройство, превращающее
внутреннюю энергию топлива в механическую.

К тепловым двигателям

Тепловой двигатель Это устройство, превращающее внутреннюю энергию топлива в механическую. К тепловым
относятся:
паровые машины;
двигатели внутреннего сгорания (ДВС);
паровые и газовые турбины;
ракетные двигатели

Слайд 3

И.И. Ползунов -  создатель первой в России паросиловой установки (1765г.)

Ползунов — «муж, делающий честь

И.И. Ползунов - создатель первой в России паросиловой установки (1765г.) Ползунов —
своему отечеству.
Он строит теперь огненную машину, совсем отличную
от венгерской и английской». Э. Г. Лаксман

Слайд 4

Джеймс Уатт – изобретатель универсальной паровой машины (1785г.)

Джеймс Уатт – изобретатель универсальной паровой машины (1785г.)

Слайд 5

Устройство и принцип действия теплового двигателя

Тепловой двигатель включает три части:

рабочее тело;
нагреватель;
холодильник

Принцип действия

Устройство и принцип действия теплового двигателя Тепловой двигатель включает три части: рабочее
теплового двигателя основан на свойстве газа или пара при расширении совершать работу.

Слайд 6

Принцип действия теплового двигателя

Полезная работа за цикл: 
Aполезн = A1 -

Принцип действия теплового двигателя Полезная работа за цикл: Aполезн = A1 -
A2 = Q1 – Q2 .

Тепловой двигатель работает циклически.

В процессе работы теплового двигателя
периодически повторяются расширения и сжатия газа.

Тело из начального состояния 1 переводится в конечное 2, а затем через другие промежуточные состояния возвращается в начальное состояние1, т.е. совершается круговой процесс или цикл.

Слайд 7

Идеальная тепловая машина

Сади Карно (1796-1832)

Рабочее тело – идеальный газ

В идеальной

Идеальная тепловая машина Сади Карно (1796-1832) Рабочее тело – идеальный газ В
машине
отсутствуют потери:
на теплопроводность,
на трение,
на излучение и т.д.

Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно

Слайд 8

Цикл Карно

Цикл Карно состоит из двух изотермических и
двух адиабатных процессов.

1-2 -

Цикл Карно Цикл Карно состоит из двух изотермических и двух адиабатных процессов.
газ изотермически расширяется, совершая положительную работу, при температуре T1
2-3 - сосуд теплоизолируют, газ продолжает расширяться адиабатно, его температура понижается до температуры холодильника T2
3-4 - газ приводят в контакт с холодильником, при изотермическом сжатии он отдает холодильнику количество теплоты Q2
4-1 - сосуд снова термоизолируют, идеальный газ сжимается адиабатно и возвращается в первоначальное состояние: ∆V = 0.
1

Слайд 9

К.п.д. тепловой машины

Согласно закону сохранения энергии работа, совершаемая двигателем, равна:
где Q1 -

К.п.д. тепловой машины Согласно закону сохранения энергии работа, совершаемая двигателем, равна: где
количество теплоты, полученное от нагревателя,
Q2 - количество теплоты, отданное холодильнику.
 Коэффициент полезного действия (КПД)
теплового двигателя :

Максимально возможный КПД:

А = Q1 – Q2

η = А / Q1 = (Q1 – │Q2│) / Q1 = 1 - │Q2│ / Q1

ηmax = (T1 – T2) / T1 = 1 - T2 / T1

Слайд 10

Второе начало термодинамики

Первое начало термодинамики устанавливает
количественное соотношение между количеством теплоты, работой

Второе начало термодинамики Первое начало термодинамики устанавливает количественное соотношение между количеством теплоты,
и изменением внутренней энергии тела.
Второе начало термодинамики определяет направление процессов, происходящих в природе и связанных с превращением энергии.

Теплота не может сама собой переходить от тела
с более низкой температурой к телу с более высокой температурой
при отсутствии других одновременных изменений
в обеих системах или в окружающих телах.

Q = ΔU + А

Слайд 11

Влияние тепловых машин на окружающую среду

Из-за отвода в окружающую среду значительных

Влияние тепловых машин на окружающую среду Из-за отвода в окружающую среду значительных
количеств теплоты возникает «тепловое загрязнение» среды;
Из-за сжигания топлива:
расходуется атмосферный кислород;
в атмосферу выделяется углекислый газ;
атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, золой, хлопьями сажи

Слайд 12

Модель парового двигателя, выполненная студентом группы 1-С-127 Федоровым И. в ходе индивидуального проекта

Модель парового двигателя, выполненная студентом группы 1-С-127 Федоровым И. в ходе индивидуального проекта