Тепловые машины и их КПД 1) Что такое тепловая машина? 2) Первые тепловые двигатели 4) Двигатель внутр. сгорания 5) Основные части тепловой машины 6) КПД теплового двигателя 8) Экологические последствия работы тепловых двигателей 3) Первый паровой автомобиль 7) Коэффициент полезного действия двигателей

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. Что такое тепловая машина?

Первые тепловые двигатели Кто и когда изобрёл? Деви Папин – английский физик, один из изобретателей парового двигателя г. – Изобрёл паровой котёл 1681 г. – Снабдил его предохранительным клапаном 1690 г. – Первым использовал пар для поднятия поршня и описал замкнутый термодинамический цикл парового двигателя г. – Представил описание своего двигателя

Кто и когда построил? Конец 18 века – построены первые паровые машины год – английским изобретателем Джеймсом Уаттом построена первая универсальная паровая машина. С 1775 по 1785 г. – фирмой Уатта построено 56 паровых машин. С 1785 по 1795 г. – той же фирмой поставлено уже 144 такие машины.

Первый паровой автомобиль 1770 г. Жан Кюньо – французский инженер, построил первую самодвижущуюся тележку, предназначенную для передвижения артиллерийских орудий

«Младший брат» - паровоз 1803 г. – Английский изобретатель Ричард Тревитик сконструировал первый паровоз. Через 5 лет Тревитик построил новый паровоз. он развивал скорость до 30 км/ч 1816 г. – Не имея поддержки, Тревитик разорился и уехал в Южную Америку

Решающая роль г. – Английский конструктор и изобретатель Джордж Стефенсон 1814 г. – Начал заниматься строительством паровозов г. – Основал первый в мире паровозостроительный завод 1829 г. – На соревновании лучших локомотивов первое место занял паровоз Стефенсона «Ракета». Его мощность составляла 13 л.с., а скорость 47 км/ч.

Двигатель внутреннего сгорания 1860 г. – Французским механиком Ленуаром был изобретён двигатель внутреннего сгорания 1878 г. – Немецким изобретателем Отто сконструирован четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания г. – Немецким изобретателем Даймлером был создан бензиновый двигатель внутреннего сгорания Примерно в то же время Бензиновый двигатель был разработан Костовичем в России.

Двигатели Дизеля 1896 г. – Немецкий инженер Рудольф Дизель сконструировал двигатель внутреннего сгорания в котором сжималась не горючая смесь, а воздух. Дизели - Это наиболее экономичные тепловые двигатели 1)работают на дешёвых видах топлива 2) имеют КПД 31-44% 29 сентября 1913 г. Сел на пароход, отправлявшийся в Лондон. Наутро его в каюте не нашли. Считается, что он покончил с собой, бросившись ночью в воды Ла- Манша.

Тепловые машины могут быть устроены различным образом, но в любой тепловой машине должно быть рабочее вещество, или тело, которое в рабочей части машины совершает механическую работу, негреватель, где рабочее вещество получает энергию и холодильник отбирающий у рабочего тела тепло. Рабочим веществом может быть водяной пар или газ. Основные части тепловой машины.

Рабочее тело Q1Q1 Q2Q2 Нагреватель Т 1 Холодильник Т 2 A = Q 1 – Q 2

КПД теплового двигателя (машины) Коэффициентом полезного действия теплового двигателя (КПД) называется отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от негревателя: Коэффициент полезного действия любого теплового двигателя меньше единицы и выражается в процентах. Невозможность превращения всего количества теплоты, полученного от негревателя, в механическую работу является платой за необходимость организации циклического процесса и следует из второго закона термодинамики. Что это такое?

Цикл Карно. КПД идеального теплового двигателя Наибольшим КПД при заданных температурах негревателя T негр 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).

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 теплотой сгорания q, то Для транспортных средств справочной характеристикой часто является объем V сжигаемого топлива на пути s при механической мощности двигателя N и при скорости. В этом случае, учитывая плотность топлива, можно записать формулу для расчета КПД:

Коэффициент полезного действия некоторых тепловых машин. Карбюраторный двигатель 25% Дизельный двигатель 38% Реактивный двигатель 30% Паровая турбина 25% Газовая турбина 55%

Экологические последствия работы тепловых двигателей Интенсивное использование тепловых машин на транспорте и в энергетике (тепловые и атомные электростанции) ощутимо влияет на биосферу Земли. Хотя о механизмах влияния жизнедеятельности человека на климат Земли идут научные споры, многие ученые отмечают факторы, благодаря которым может происходить такое влияние:

Парниковый эффект – повышение концентрации углекислого газа (продукт сгорания в негревателях тепловых машин) в атмосфере. Углекислый газ пропускает видимое и ультрафиолетовое излучение Солнца, но поглощает инфракрасное излучение, идущее в космос от Земли. Это приводит к повышению температуры нижних слоев атмосферы, усилению ураганных ветров и глобальному таянию льдов. Прямое влияние ядовитых выхлопных газов на живую природу (канцерогены, смог, кислотные дожди от побочных продуктов сгорания). Разрушение озонового слоя при полетах самолетов и запусках ракет. Озон верхних слоев атмосферы защищает все живое на Земле от избыточного ультрафиолетового излучения Солнца.