Tepelné motory: princip činnosti, zařízení, schéma

Zvažme termální motory, princip fungování těchto mechanismů. V zemské kůře a oceánech lze rezervy vnitřní energie považovat za neomezené. Aby bylo možné vyřešit praktické problémy, je zjevně nedostatečné. Zařízení a princip fungování tepelného motoru musí být známy pro pohon soustruhů a vozidel. Člověk potřebuje takové zařízení, které mohou dělat užitečnou práci.

Tepelné motory, jejichž principy se budeme zabývat, jsou hlavními na naší planetě. V nich je vnitřní energie transformována do mechanické podoby.

Vlastnosti tepelného motoru

Jaký je princip tepelného motoru? Stručně to může být reprezentováno na jednoduchém experimentu. Pokud vylijete vodu do zkumavky, zavřete ji korkem, přivedete ho do varu, vyletí. Důvodem rušení zástrčky je, že pára provádí interní práci. Proces je doprovázen transformací vnitřní energie par na kinetickou hodnotu zástrčky. Tepelné motory, jejichž princip fungování je podobný popsanému experimentu, se liší strukturou. Namísto zkušební trubice se používá kovový válec. Zástrčka je nahrazena pístem, který se pohodlně připevňuje ke stěnám, které se pohybují podél válce.

Algoritmus akce

Jaký je princip tepelného motoru? Třída 10 zvažuje tento problém ve výuce fyziky. Tepelné stroje, které chlapci nazývají mechanismy, kde je pozorována transformace vnitřní energie paliva do mechanické podoby.

Aby byl motor užitečný, musí být na obou stranách pístu nebo lopatky silné turbíny vytvořen diferenční tlak. K dosažení tohoto tlakového rozdílu se teplota pracovní tekutiny zvyšuje o tisíce stupňů oproti průměru v prostředí. Při spalování paliva dochází k podobnému zvýšení teploty.

Změny teploty

Všechny moderní tepelné stroje rozlišují pracovní těleso. Jsou nazývány plynem, což dělá užitečnou práci v procesu expanze. Počáteční teplota, označená jako T1, získává v parních kotlinách nebo turbínách. To se nazývá teplota ohřívače. Během práce dochází k postupné ztrátě energie plynu. To vede k nevyhnutelnému ochlazení pracovní tekutiny na určitý T2. Teplota by měla být nižší než teplota okolí, jinak bude mít tlak plynu nižší než atmosférický tlak a motor nebude fungovat.

Index T2 se nazývá teplota chladničky. V jeho kvalitě je atmosféra nebo speciální zařízení potřebné pro kondenzaci a chlazení výfukové páry.

Některé skutečnosti

Takže tepelné motory, jejichž provozní princip je založen na rozšíření pracovní tekutiny, nemohou poskytnout veškerou vnitřní energii pro výkon práce. V každém případě se některé teplo přenese do atmosféry (chladničky) společně s výfukovou párou nebo výfukovými plyny turbín nebo spalovacích motorů.

Účinnost tepelných strojů

Jaký je princip akce? termální stroj?Účinnost tepelného motoru závisí na množství užitečné práce plynem. Vzhledem k tomu, že není možné úplně obrátit vnitřní energii na práci tepelného motoru, je možné vysvětlit nevratnost přirozených procesů a jevů. V případě, že došlo k spontánnímu návratu tepla z ohřívače z chladničky, vnitřní energie v plném rozsahu by se přeměnila na užitečnou práci pomocí tepelného motoru.

Koeficient účinnosti je poměr užitečné práce prováděné tepelným motorem k množství tepla, které se přenáší do chladničky. Ve fyzice je obvyklé tuto hodnotu vyjadřovat jako procento. To je princip tepelného motoru. Jeho schéma je jasné a jednoduché, přístupné i středoškolským studentům. Zákony termodynamiky umožňují vypočítat maximální hodnotu účinnosti.

Vynález termického stroje

Prvním vynálezcem automobilu s využitím tepla se stal Sadi Carnot. Vyvinul ideální stroj, ve kterém byl ideálním plynem pracovní zařízení. Kromě toho byl vědec schopen stanovit index účinnosti tohoto zařízení s použitím teploty chladničky a ohřívače.

Carnot dokázal určit vztah mezi skutečným tepelným strojem, který funguje na základě ohřívače, a lednicí, která je vzduchem nebo kondenzátorem. Vzhledem k matematickému vzorci, který navrhl Carnot pro jeho první ideální tepelný stroj, je stanovena maximální účinnost. Mezi teplotou ohřívače a chladničkou je přímé spojení.

Aby stroj fungoval správně, teplota by neměla být nižší než jeho hodnota v okolním vzduchu. V případě potřeby můžete zvýšit teplotu ohřívače, aniž byste zapomněli, že každé pevné těleso má určitou tepelnou odolnost. Při ohřátí ztrácí pružnost a když se dosáhne bodu tání, roztaví se. Díky inovacím, které byly dosáhnuty v moderním strojírenském průmyslu, se efektivita tepelných motorů postupně zvyšuje. Například se snižuje tření mezi jednotlivými částmi, eliminují se ztráty způsobené neúplným spalováním paliva.

Spalovací motor

Jedná se o tepelný stroj, kde ve formě pracovní tekutiny se používají vysokoteplotní plyny, které se získají při spalování různých druhů paliva uvnitř komory. V provozu motoru automobilu jsou čtyři tauty. Mezi jeho součásti patří vstupní a výstupní ventily, spalovací komora, píst, válec, zapalovací svíčka, spojovací tyč a setrvačník.

Závěr

V současné době se používají různé typy automobilových motorů: nafta, karburátor. Přes rozdíly v použitém palivu mají podobný princip provozu. Vzhledem k tepelné energii vznikající při spalování benzinu dochází k přeměně tepelné energie na jiný typ.

V prvním stupni je pozorován hladký pohyb ventilu, proces je způsoben plněním komory pracovní směsí. Na konci první lišty se uzavře sací ventil. Dále se píst pohybuje nahoru, dochází tedy ke stlačení pracovní směsi. Vzhled jiskry ve svíčce vede k zapálení hořlavé směsi. Tlak vyvíjený párou vzduchu a benzinu na píst vede k jeho spontánnímu pohybu dolů, takže hodiny se nazývají "pracovní zdvih". Klikový hřídel je poháněn. Ve čtvrtém stupni se výfukový ventil otevírá a výfukové plyny se vypouštějí do atmosféry.