Цикл Карно.Тепловой машиной называется устройство, в котором внутренняя энергия превращается в механическую.

Тепловые машины и их КПД.

Цикл Карно

Составил:

Ученик 10 а класса

МБОУ лицея №4

Шаповалов Дмитрий

Что такое тепловая машина?

Тепловой машиной называется устройство,

в котором внутренняя энергия превращается

в механическую.

Примеры тепловых машин:

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС ):

а) карбюраторный двигатель

б) дизельный двигатель

в) реактивный двигатель

Паровые и газовые турбины.

Основные части тепловой машины.

Нагреватель Т 1

Q 1

A = Q 1 – Q 2

A = Q 1 – Q 2

A = Q 1 – Q 2

A = Q 1 – Q 2

A = Q 1 – Q 2

A = Q 1 – Q 2

A = Q 1 – Q 2

A = Q 1 – Q 2

A = Q 1 – Q 2

A = Q 1 – Q 2

Рабочее

тело

Q 2

Холодильник Т 2

3

КПД теплового двигателя (машины)

Что это такое?

Коэффициентом полезного действия теплового двигателя (КПД) называется отношение работы, совершаемой двигателем, количеству теплоты, полученному от нагревателя:

Коэффициент полезного действия любого теплового двигателя меньше единицы и выражается в процентах. Невозможность превращения всего количества теплоты, полученного от нагревателя, в механическую работу является платой за необходимость организации циклического процесса и следует из второго закона термодинамики.

3

КАРНО Никола Леонар Сади

1 июня 1796 г. – 24 августа 1832 г.

Французский физик и военный инженер Никола Леонар Сади Карно, один из основателей термодинамики, родился в Париже в семье видного государственного деятеля наполеоновской эпохи Лазара Карно. Его отец, будучи генералом и политиком, находил время и для занятий чистой математикой. Сади Карно учился в знаменитой Политехнической школе и после её окончания в 1814 г. поступил добровольцем в инженерные войска под командование Наполеона Бонапарта, где и нес службу военного инженера вплоть до падения Наполеона в 1819 г. После этого

Сади Карно оставил военную службу и занялся изучением наук, экономики и искусств. Вернувшись в 1832 году на военную службу в чине капитана, Сади Карно вскоре скоропостижно скончался в возрасте всего 36 лет от холеры.

Анализируя идеальный круговой процесс (известный сейчас как цикл Карно), он впервые пришёл к выводу о том, что полезная работа производится только при переходе тепла от нагретого тела к более холодному. Карно высказал также положение, что величина работы обусловлена разностью температур нагревателя и холодильника и не зависит от природы вещества, работающего в тепловой машине (теорема Карно).

Работа Карно была оценена лишь в 1834 году, когда Б. Клайперон, повторив рассуждения Карно, ввёл графический метод описания процессов.

3

Цикл Карно. КПД идеального теплового двигателя

Наибольшим КПД при заданных температурах нагревателя T нагр и холодильника T хол обладает тепловой двигатель, где рабочее тело расширяется и сжимается по циклу Карно график которого состоит из двух изотерм (2–3 и 4–1) и двух адиабат (3–4 и 1–2).

3

В реальных тепловых двигателях КПД определяют по экспериментальной механической мощности N двигателя и сжигаемому за единицу времени количеству топлива. Так, если за время t сожжено топливо массой m и удельной т q теплотой

сгорания то

Для транспортных средств справочной характеристикой часто является объем V сжигаемого топлива на пути s при механической мощности двигателя N и при скорости v   ,в этом случае, учитывая плотность r топлива, можно записать формулу для расчета КПД:

3