2.7.Принцип дії теплових двигунів. ККД теплового двигуна

1. Принцип дії теплових двигунів

Проведемо дослід

Щільно закоркуємо носик чайника і поставимо чайник із водою на пальник газової плити. Через деякий час помітимо, що кришка чайника починає підстрибувати.

Питання класу

·        Чому кришка чайника підстрибує? (Пара, розширюючись, штовхає кришку.)

·        Яке перетворення енергії відбувається при цьому? (Внутрішня енергія пари перетворюється в механічну енергію.)

·        Що відбудеться якщо закрити кришку і носик чайника наглухо? (Чайник розірветься!)

·        Що відбудеться якщо з кришкою чайника з’єднати якийсь механізм? (Дістанемо найпростішу модель теплового двигуна.)

Тепловий двигун — це машина, яка працює циклічно й перетворює енергію палива на механічну роботу.

З’ясуємо на прикладі з чайником, із яких основних частин має складатися теплова машина.

Будь-яка теплова машина складається з:

Робоче тіло – газ, який виконує роботу в процесі свого розширення.

(Пара, яка, розширюючись, піднімає кришку.)

Нагрівник – пристрій, від якого робоче тіло одержує певну кількість теплоти.  (Газовий пальник.)

Холодильник – об'єкт, якому робоче тіло віддає певну кількість теплоти.

(Водяна пара періодично віддає частину енергії довкіллю.)

Принцип дії теплових машин:

Робоче тіло одержує певну кількість теплоти (Q₁) від нагрівника, ця теплота частково перетворюється на механічну енергію (робоче тіло виконує роботу A), а частково (Q₂) передається холодильнику

2. ККД теплового двигуна

Питання класу

Як дізнатися на скільки економічним є тепловий двигун?

Коефіцієнт корисної дії теплового двигуна — це фізична величина, що характеризує економічність теплового двигуна й показує, яка частина всієї енергії, що «запасена» в паливі, перетворюється на корисну роботу.

 — коефіцієнт корисної дії двигуна;

 — корисна робота;

 — теплота, яка виділяється в процесі повного згоряння палива.

Зазвичай ККД подають у відсотках: