на что расходуется теплота подведенная к телу

Молекулярная физика. Плавление и кристаллизация.

Переход вещества из твердого кристаллического состояния в жидкое называется плавлением. Чтобы расплавить твердое кристаллическое тело, его нужно нагреть до определенной температуры, т. е. подвести тепло. Температура, при которой вещество плавится, называется температурой плавления вещества.

Обратный процесс — переход из жидкого состояния в твердое — происходит при понижении температуры, т. е. тепло отводится. Переход вещества из жидкого состояния в твердое называется отвердеванием, или кристал лизацией. Температура, при которой вещество кристаллизуется, называется температурой кристалли зации.

Опыт показывает, что любое вещество кристаллизуется и плавится при одной и той же температуре.

На рисунке представлен график зависимости температуры кристаллического тела (льда) от времени нагревания (от точки А до точки D) и времени охлаждения (от точки D до точки K). На нем по горизонтальной оси отложено время, а по вертикальной — температура.

на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть фото на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть картинку на что расходуется теплота подведенная к телу. Картинка про на что расходуется теплота подведенная к телу. Фото на что расходуется теплота подведенная к телу

Вид рассмотренного графика объясняется следующим образом. На участке АВ благодаря подводимому теплу средняя кинетическая энергия молекул льда увеличивается, и температура его повышается. На участке ВС вся энергия, получаемая содержимым колбы, тратится на разрушение кристаллической решетки льда: упорядоченное пространственное расположение его молекул сменяется неупорядоченным, меняется расстояние между молекулами, т.е. происходит перестройка молекул таким образом, что вещество становится жидким. Средняя кинетическая энергия моле­кул при этом не меняется, поэтому неизменной остается и температура. Дальнейшее увеличение температуры расплавленного льда-воды (на участке CD) означает увеличение кинетической энер­гии молекул воды вследствие подводимого горелкой тепла.

При охлаждении воды (участок DE) часть энергии у нее отбирается, молекулы воды движутся с меньшими скоростями, их средняя кинетическая энергия падает — температура уменьшается, вода охлаждается. При 0°С (горизонтальный участок EF) молекулы начинают выстраиваться в определенном порядке, образуя кристаллическую решетку. Пока этот процесс не завершится, температура вещества не изменится, несмотря на отводимое тепло, а это означает, что при отвер­девании жидкость (вода) выделяет энергию. Это как раз та энергия, которую поглотил лед, пре­вращаясь в жидкость (участок ВС). Внутренняя энергия у жидкости больше, чем у твердого тела. При плавлении (и кристаллизации) внутренняя энергия тела меняется скачком.

Металлы, плавящиеся при температуре выше 1650 ºС, называют тугоплавкими (титан, хром, молибден и др.). Самая высокая температура плавления среди них у вольфрама — около 3400 °С. Тугоплавкие металлы и их соединения используют в качестве жаропрочных материалов в самолетостроении, ракетостроении и космической технике, атомной энергетике.

Подчеркнем еще раз, что при плавлении вещество поглощает энергию. При кристаллизации оно, наоборот, отдает ее в окружающую среду. Получая определенное количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации, среда нагревается. Это хорошо известно многим птицам. Неда­ром их можно заметить зимой в морозную погоду сидящими на льду, который покрывает реки и озера. Из-за выделения энергии при образовании льда воздух над ним оказывается на несколько градусов теплее, чем в лесу на деревьях, и птицы этим пользуются.

Наличие определенной точки плавления — это важный признак кристаллических веществ. Именно по этому признаку их можно легко отличить от аморфных тел, которые также относят к твердым телам. К ним, в частности, относятся стекла, очень вязкие смолы, пластмассы.

Аморфные вещества (в отличие от кристаллических) не имеют определенной температуры плавления — они не плавятся, а размягчаются. При нагревании кусок стекла, например, снача­ла становится из твердого мягким, его легко можно гнуть или растягивать; при более высокой температуре кусок начинает менять свою форму под действием собственной тяжести. По мере нагревания густая вязкая масса принимает форму того сосуда, в котором лежит. Эта масса сначала густая, как мед, затем — как сметана и, наконец, становится почти такой же маловязкой жидкостью, как вода. Однако указать определенную температуру перехода твердого тела в жидкое здесь невозможно, поскольку ее нет.

Причины этого лежат в коренном отличии строения аморфных тел от строения кристаллических. Атомы в аморфных телах расположены беспорядочно. Аморфные тела по своему строению напоминают жидкости. Уже в твердом стекле атомы расположены беспорядочно. Значит, повы­шение температуры стекла лишь увеличивает размах колебаний его молекул, дает им постепенно все большую и большую свободу перемещения. Поэтому стекло размягчается постепенно и не обнаруживает резкого перехода «твердое—жидкое», характерного для перехода от расположения молекул в строгом порядке к беспорядочному.

Теплота плавления — это количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу при постоянном давлении и постоянной температуре, равной температуре плавления, чтобы полностью перевести его из твердого кристаллического состояния в жидкое. Теплота плавления равна тому количеству теплоты, которое выделяется при кристалли­зации вещества из жидкого состояния. При плавлении вся подводимая к веществу теплота идет на увеличение потенциальной энер­гии его молекул. Кинетическая энергия не меняется, поскольку плавление идет при постоянной температуре.

Изучая на опыте плавление различных веществ одной и той же массы, можно заметить, что для превращения их в жидкость требуется разное количество теплоты. Например, для того чтобы расплавить один килограмм льда, нужно затратить 332 Дж энергии, а для того чтобы расплавить 1 кг свинца — 25 кДж.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой 1 кг, чтобы при температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние, называется удельной теплотой плавления.

Удельную теплоту плавления измеряют в джоулях на килограмм (Дж/кг) и обозначают греческой буквой λ (лямбда).

Удельная теплота кристаллизации равна удельной теплоте плавления, поскольку при кристаллизации выделяется такое же количество теплоты, какое поглощается при плавлении. Так, например, при замерзании воды массой 1 кг выделяются те же 332 Дж энергии, которые нужны для превращения такой же массы льда в воду.

Чтобы найти количество теплоты, необходимое для плавления кристаллического тела произвольной массы, или теплоту плавления, надо удельную теплоту плавления этого тела умножить на его массу:

Количество теплоты, выделяемое телом, считается отрицательным. Поэтому при расчете количества теплоты, выделяющегося при кристаллизации вещества массой m, следует пользоваться той же формулой, но со знаком «минус»:

Теплота сгорания (или теплотворная способность, калорийность) — это количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива.

Для нагревания тел часто используют энергию, выделяющуюся при сгорании топлива. Обыч­ное топливо (уголь, нефть, бензин) содержит углерод. При горении атомы углерода соединяются с атомами кислорода, содержащегося в воздухе, в результате чего образуются молекулы углекислого газа. Кинетическая энергия этих молекул оказывается большей, чем у исходных частиц. Увеличение кинетической энергии молекул в процессе горения называют выделением энергии. Энергия, выделяющаяся при полном сгорании топлива, и есть теплота сгорания этого топлива.

Теплота сгорания топлива зависит от вида топлива и его массы. Чем больше масса топлива, тем больше количество теплоты, выделяющейся при его полном сгорании.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива. Удельную теплоту сгорания обозначают буквой q и измеряют в джоулях на килограмм (Дж/кг).

Количество теплоты Q, выделяющееся при сгорании m кг топлива, определяют по формуле:

Чтобы найти количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива произвольной массы, нужно удельную теплоту сгорания этого топлива умножить на его массу.

Источник

1 вариант 4

Решебник по физике Л.А. Кирик Самостоятельные и контрольные работы

1. Нижний конец пробирки, заполненной водой, нагревают над пламенем спиртовки. Выберите правильное утверждение.
A. Во время кипения температура воды в пробирке постоянно повышается.
Б. Вода в пробирке нагревается благодаря излучению.
B. Если трубку нагревать сверху, то теплопередача вдоль пробирки будет происходить благодаря конвекции. Г. После того, как вылетела пробка из пробирки, внутренняя энергия кипящей воды уменьшилась.

2. На рисунке приведен график зависимости от времени температуры металла, вынутого из плавильной печи. Выберите правильное утверждение.
А. Участок 1 соответствует кристаллизации жидкого металла.

Б. Участок 2 соответствует остыванию жидкого металла.
В. На участке 3 у металла отсутствует кристаллическая решетка.
Г. Металл может быть чугуном.

3. На что расходуется подводимая к телу в процессе его плавления тепловая энергия, если температура тела не меняется? Ответ поясните.

Теплота расходуется на уменьшение связей между частицами вещества, т.е. на разрушение кристаллической решетки.

4. Чему равна удельная теплоемкость вещества, из которого изготовлена металлическая деталь массой 900 г, если после нагревания ее до 155 °С и погружения в сосуд с 3 кг воды при температуре 10 °С температура в сосуде повысилась до 15 °С? Обменом энергии с окружающей средой можно пренебречь.
на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть фото на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть картинку на что расходуется теплота подведенная к телу. Картинка про на что расходуется теплота подведенная к телу. Фото на что расходуется теплота подведенная к телу
5. В калориметре находится вода массой 1 кг при температуре 20 °С. В нее помещают кусок льда массой 2,5 кг. Какой была начальная температура льда, если конечная масса льда оказалась равной 1,7 кг? на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть фото на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть картинку на что расходуется теплота подведенная к телу. Картинка про на что расходуется теплота подведенная к телу. Фото на что расходуется теплота подведенная к телу

Источник

изменение внутренней энергии рабочего тела и на совершение работы.

Обозначим количество тепла, подведенного к 1 кг рабочего тела в про-

димого тепла через dq ; тогда, согласно первому закону термодинамики, сле-

Для любого количества рабочего тела массой M эти уравнения имеют

В развернутом виде уравнение первого закона термодинамики запишется

Для удобства теплотехнических расчетов сумму upv  рассматривают как термодинамический параметр состояния — энтальпию (Дж/кг).

где u – внутренняя энергия (Дж/кг); p – абсолютное давление (Па); v — удельный объем (м3/кг).

Передача части внутренней энергии тела в термодинамическом процессе может происходить в форме теплоты или в форме работы.

Теплота, представляет собой одну из форм передачи части внутренней энергии от одного тела к другому и, одновременно, количество энергии, переданной данным способом. Характерной особенностью этой формы передачи энергии является то, что осуществляется она энергетическим взаимодействием между молекулами, участвующими в процессе тел, т.е. при этом отсутствует видимое движение тел.

Работа, являющаяся также одной из форм подачи части внутренней энергии, отличается от теплоты тем, что эта форма связана с видимым, направленным движением тел. Работа, так же как и теплота, представляет собой часть внутренней энергии тел, передаваемой в термодинамическом процессе.

По принятому в термодинамике условному правилу считается, что если энергия в форме работы отводится от тела, то при этом тело совершает положительную работу, и наоборот, если к телу подводится энергия в форме работы, то работа совершается над телом и эта работа считается отрицательной.

Теплота, так же как и работа, является функцией термодинамического процесса.

Далее рассмотрим второй закон термодинамики.

Важнейшим событием в истории термодинамики явилась публикация сочинения французского физика и инженера Сади Карно «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу», первое издание которого появилось в 1824 году. Именно в этом труде впервые появилось упоминание второго начала термодинамики. Далее идеи Карно развили Томпсон и Клаузиус.

В применении к задачам технической термодинамики второй закон термодинамики может быть сведен к следующему положению: невозможно осуществить цикл в результате только подвода теплоты к рабочему телу или только отвода от него.

Первый закон термодинамики отмечает возможность перехода теплоты в работу и определяет их количественную зависимость, но не касается условий, при которых возможен переход теплоты в работу. Второй закон термодинамики устанавливает эти условия. Условиями перехода теплоты в работу является наличие холодильника наряду с наличием источника теплоты, т.е. наличие температурного перепада.

Разные авторы дают различные формулировки второго закона термодинамики в зависимости от того, куда они его применяют (их множество). Формулировка второго закона термодинамики применительно к тепловым двигателям гласит, что нельзя построить «вечный двигатель второго рода», т.е. двигатель, который бы полностью преобразовывал подведенную теплоту в работу.

Итак, в результате действия второго закона термодинамики в прямом цикле только часть теплоты, подводимой к рабочему телу, превращается в работу. Для оценки экономичности цикла используют отношение работы за цикл к подводимой теплоте.

Это отношение называют термическим коэффициентом полезного действия цикла (термическим к.п.д. Цикла).

на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть фото на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть картинку на что расходуется теплота подведенная к телу. Картинка про на что расходуется теплота подведенная к телу. Фото на что расходуется теплота подведенная к телу

Обратные или холодильные циклы используются для переноса теплоты от тел менее нагретых к более нагретым. Этот процесс, согласно второму закону термодинамики, не может протекать без затраты работы.

В качестве основной характеристики эффективности обратных циклов принимается величина так называемого холодильного коэффициента, равного отношению теплоты, отводимой от охлаждаемого тела, к затраченной для этого работе

на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть фото на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть картинку на что расходуется теплота подведенная к телу. Картинка про на что расходуется теплота подведенная к телу. Фото на что расходуется теплота подведенная к телу

Машины, основным продуктом производства которых является теплота, передаваемая в источник ограниченной емкости, называются тепловыми насосами. Эффективность работы в этом случае оценивается отопительным коэффициентом, представляющим собой отношение теплоты, переданной потребителю, к затраченной работе.

В цикле теплового насоса теплота отбирается от источника неограниченной емкости (например, атмосфера).

В термодинамике рассматриваются идеальные циклы, поэтому они только условно могут характеризовать работу реальных тепловых двигателей или тепловых установок. Несмотря на это, исследование их экономичности имеет большое значение. Термические к.п.д. этих циклов оказывают решающее влияние на общую экономичность установок.

Циклы, так же как и разомкнутые термодинамические процессы, могут быть обратимыми циклами и необратимыми циклами.

Для необратимости цикла в целом достаточно, чтобы процесс протекал необратимо хотя бы на части цикла.

При осуществлении обратимого цикла будет получена максимальная полезная работа и она всегда будет больше работы необратимого цикла, протекающего в той же системе, в какой протекал обратимый цикл. При этом в обратимом цикле большая часть подведенной к рабочему телу теплоты будет превращена в полезную работу. Таким образом, у обратимого цикла, по сравнению с необратимым, термический коэффициент полезного действия будет выше.

Обратимым называют цикл, который можно провести как в прямом, так и в обратном направлении в замкнутой системе. Суммарная энтропия системы при прохождении такого цикла не меняется. Единственным обратимым циклом для машины, в которой передача тепла осуществляется только между рабочим телом, нагревателем и холодильником, является Цикл Карно.

Теперь подробнее о цикле Карно.

В развитии теории термодинамики большое значение имеет цикл максимальной экономичности в системе, имеющей только два источника теплоты различных постоянных температур. Впервые такой цикл предложил французский инженер Сади Карно в 1824 году.

Теорема Карно. Термический к.п.д. цикла Карно не зависит от свойств рабочего тела, а зависит от температур источников тепла, между которыми совершается цикл.

Согласно сформулированной выше теореме Карно, термический к.п.д. цикла Карно будет одинаков как для идеального газа, так и для любого реального рабочего тела (газ, пар).

Запишем формулы для определения КПД цикла Карно.

ñ Термический к.п.д. цикла Карно зависит от значений абсолютных температур источника теплоты и холодильника.

ñ Чем больше эта разность, тем выше термический к.п.д. цикла Карно.

Далее изучим циклы двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Запишем общие положения:

Так как рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания включают в себя процессы, в течение которых меняется количество рабочего тела и его химический состав, то непосредственный термодинамический анализ этих процессов невозможен.

Поэтому в термодинамике рабочие циклы реальных двигателей заменяют соответствующими идеальными циклами, предполагая, что химический состав рабочего тела в цикле не меняется ( идеальный газ). В таком цикле процессы сгорания топлива и выпуска продуктов сгорания заменяют соответствующими процессами подвода и отвода теплоты.

Очевидно, что идеальный термодинамический цикл не может быть осуществлен в реальном двигателе, даже если представить идеальные условия его работы. Принимается, что рабочим телом является 1 кг идеального газа и совершаемый в двигателе круговой процесс является замкнутым и обратимым.

В двигателях внутреннего сгорания применяют следующие циклы:

— цикл с подводом тепла при постоянном объеме (цикл Отто), являющийся теоретическим циклом двигателей с низкой степенью сжатия (карбюраторные двигатели с искровым зажиганием);

— цикл с подводом тепла при постоянном давлении (цикл Дизеля), являющийся теоретическим циклом двигателей с высокой степенью сжатия (компрессорные дизели);

— цикл со смешанным подводом тепла (цикл Тринклера), являющийся теоретическим циклом бескомпрессорных двигателей с высокой степенью сжатия.

Во всех ДВС отвод тепла от рабочего тела происходит по изохоре.

Перейдем к газотурбинным установкам.

Наиболее распространенным типом газотурбинных установок со сгоранием топлива при постоянном давлении являются установки с открытым циклом. В них сжигается жидкое или газообразное топливо.

Рассмотрим принцип действия:

Упрощенная схема наиболее простой энергетической установки с открытым циклом приведена на рисунке. В компрессор 2 поступает атмосферный воздух, который сжимается и подается в камеру сгорания 5, куда подается и топливо. Газы, образующиеся в результате сгорания топлива при постоянном давлении, имеют высокую температуру, поэтому в камеру сгорания воздух подается с большим избытком. Далее газы поступают в газовую турбину 1. Отработавшие газы удаляются в атмосферу. Турбина приводит в действие электрогенератор 3 и пускается в работу пусковым устройством 4.

Источник

изменение внутренней энергии рабочего тела и на совершение работы.

Обозначим количество тепла, подведенного к 1 кг рабочего тела в про-

димого тепла через dq ; тогда, согласно первому закону термодинамики, сле-

Для любого количества рабочего тела массой M эти уравнения имеют

В развернутом виде уравнение первого закона термодинамики запишется

Для удобства теплотехнических расчетов сумму upv  рассматривают как термодинамический параметр состояния — энтальпию (Дж/кг).

где u – внутренняя энергия (Дж/кг); p – абсолютное давление (Па); v — удельный объем (м3/кг).

Передача части внутренней энергии тела в термодинамическом процессе может происходить в форме теплоты или в форме работы.

Теплота, представляет собой одну из форм передачи части внутренней энергии от одного тела к другому и, одновременно, количество энергии, переданной данным способом. Характерной особенностью этой формы передачи энергии является то, что осуществляется она энергетическим взаимодействием между молекулами, участвующими в процессе тел, т.е. при этом отсутствует видимое движение тел.

Работа, являющаяся также одной из форм подачи части внутренней энергии, отличается от теплоты тем, что эта форма связана с видимым, направленным движением тел. Работа, так же как и теплота, представляет собой часть внутренней энергии тел, передаваемой в термодинамическом процессе.

По принятому в термодинамике условному правилу считается, что если энергия в форме работы отводится от тела, то при этом тело совершает положительную работу, и наоборот, если к телу подводится энергия в форме работы, то работа совершается над телом и эта работа считается отрицательной.

Теплота, так же как и работа, является функцией термодинамического процесса.

Далее рассмотрим второй закон термодинамики.

Важнейшим событием в истории термодинамики явилась публикация сочинения французского физика и инженера Сади Карно «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу», первое издание которого появилось в 1824 году. Именно в этом труде впервые появилось упоминание второго начала термодинамики. Далее идеи Карно развили Томпсон и Клаузиус.

В применении к задачам технической термодинамики второй закон термодинамики может быть сведен к следующему положению: невозможно осуществить цикл в результате только подвода теплоты к рабочему телу или только отвода от него.

Первый закон термодинамики отмечает возможность перехода теплоты в работу и определяет их количественную зависимость, но не касается условий, при которых возможен переход теплоты в работу. Второй закон термодинамики устанавливает эти условия. Условиями перехода теплоты в работу является наличие холодильника наряду с наличием источника теплоты, т.е. наличие температурного перепада.

Разные авторы дают различные формулировки второго закона термодинамики в зависимости от того, куда они его применяют (их множество). Формулировка второго закона термодинамики применительно к тепловым двигателям гласит, что нельзя построить «вечный двигатель второго рода», т.е. двигатель, который бы полностью преобразовывал подведенную теплоту в работу.

Итак, в результате действия второго закона термодинамики в прямом цикле только часть теплоты, подводимой к рабочему телу, превращается в работу. Для оценки экономичности цикла используют отношение работы за цикл к подводимой теплоте.

Это отношение называют термическим коэффициентом полезного действия цикла (термическим к.п.д. Цикла).

на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть фото на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть картинку на что расходуется теплота подведенная к телу. Картинка про на что расходуется теплота подведенная к телу. Фото на что расходуется теплота подведенная к телу

Обратные или холодильные циклы используются для переноса теплоты от тел менее нагретых к более нагретым. Этот процесс, согласно второму закону термодинамики, не может протекать без затраты работы.

В качестве основной характеристики эффективности обратных циклов принимается величина так называемого холодильного коэффициента, равного отношению теплоты, отводимой от охлаждаемого тела, к затраченной для этого работе

на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть фото на что расходуется теплота подведенная к телу. Смотреть картинку на что расходуется теплота подведенная к телу. Картинка про на что расходуется теплота подведенная к телу. Фото на что расходуется теплота подведенная к телу

Машины, основным продуктом производства которых является теплота, передаваемая в источник ограниченной емкости, называются тепловыми насосами. Эффективность работы в этом случае оценивается отопительным коэффициентом, представляющим собой отношение теплоты, переданной потребителю, к затраченной работе.

В цикле теплового насоса теплота отбирается от источника неограниченной емкости (например, атмосфера).

В термодинамике рассматриваются идеальные циклы, поэтому они только условно могут характеризовать работу реальных тепловых двигателей или тепловых установок. Несмотря на это, исследование их экономичности имеет большое значение. Термические к.п.д. этих циклов оказывают решающее влияние на общую экономичность установок.

Циклы, так же как и разомкнутые термодинамические процессы, могут быть обратимыми циклами и необратимыми циклами.

Для необратимости цикла в целом достаточно, чтобы процесс протекал необратимо хотя бы на части цикла.

При осуществлении обратимого цикла будет получена максимальная полезная работа и она всегда будет больше работы необратимого цикла, протекающего в той же системе, в какой протекал обратимый цикл. При этом в обратимом цикле большая часть подведенной к рабочему телу теплоты будет превращена в полезную работу. Таким образом, у обратимого цикла, по сравнению с необратимым, термический коэффициент полезного действия будет выше.

Обратимым называют цикл, который можно провести как в прямом, так и в обратном направлении в замкнутой системе. Суммарная энтропия системы при прохождении такого цикла не меняется. Единственным обратимым циклом для машины, в которой передача тепла осуществляется только между рабочим телом, нагревателем и холодильником, является Цикл Карно.

Теперь подробнее о цикле Карно.

В развитии теории термодинамики большое значение имеет цикл максимальной экономичности в системе, имеющей только два источника теплоты различных постоянных температур. Впервые такой цикл предложил французский инженер Сади Карно в 1824 году.

Теорема Карно. Термический к.п.д. цикла Карно не зависит от свойств рабочего тела, а зависит от температур источников тепла, между которыми совершается цикл.

Согласно сформулированной выше теореме Карно, термический к.п.д. цикла Карно будет одинаков как для идеального газа, так и для любого реального рабочего тела (газ, пар).

Запишем формулы для определения КПД цикла Карно.

ñ Термический к.п.д. цикла Карно зависит от значений абсолютных температур источника теплоты и холодильника.

ñ Чем больше эта разность, тем выше термический к.п.д. цикла Карно.

Далее изучим циклы двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Запишем общие положения:

Так как рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания включают в себя процессы, в течение которых меняется количество рабочего тела и его химический состав, то непосредственный термодинамический анализ этих процессов невозможен.

Поэтому в термодинамике рабочие циклы реальных двигателей заменяют соответствующими идеальными циклами, предполагая, что химический состав рабочего тела в цикле не меняется ( идеальный газ). В таком цикле процессы сгорания топлива и выпуска продуктов сгорания заменяют соответствующими процессами подвода и отвода теплоты.

Очевидно, что идеальный термодинамический цикл не может быть осуществлен в реальном двигателе, даже если представить идеальные условия его работы. Принимается, что рабочим телом является 1 кг идеального газа и совершаемый в двигателе круговой процесс является замкнутым и обратимым.

В двигателях внутреннего сгорания применяют следующие циклы:

— цикл с подводом тепла при постоянном объеме (цикл Отто), являющийся теоретическим циклом двигателей с низкой степенью сжатия (карбюраторные двигатели с искровым зажиганием);

— цикл с подводом тепла при постоянном давлении (цикл Дизеля), являющийся теоретическим циклом двигателей с высокой степенью сжатия (компрессорные дизели);

— цикл со смешанным подводом тепла (цикл Тринклера), являющийся теоретическим циклом бескомпрессорных двигателей с высокой степенью сжатия.

Во всех ДВС отвод тепла от рабочего тела происходит по изохоре.

Перейдем к газотурбинным установкам.

Наиболее распространенным типом газотурбинных установок со сгоранием топлива при постоянном давлении являются установки с открытым циклом. В них сжигается жидкое или газообразное топливо.

Рассмотрим принцип действия:

Упрощенная схема наиболее простой энергетической установки с открытым циклом приведена на рисунке. В компрессор 2 поступает атмосферный воздух, который сжимается и подается в камеру сгорания 5, куда подается и топливо. Газы, образующиеся в результате сгорания топлива при постоянном давлении, имеют высокую температуру, поэтому в камеру сгорания воздух подается с большим избытком. Далее газы поступают в газовую турбину 1. Отработавшие газы удаляются в атмосферу. Турбина приводит в действие электрогенератор 3 и пускается в работу пусковым устройством 4.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *