Реферат физика газы и термические машины

Более всераспространенным движком на данный момент является четырёхтактный двигатель
внутреннего сгорания (рис.6).
На рисунке 6 знаками обозначены последующие процессы:
а. Смесь воздуха с бензином всасывается в цилиндр, при движении поршня вниз.
б. Поршень подымается вверх и сжимает смесь.
в. Искра от свечки воспламеняет смесь. При всем этом температура консистенции резко
увеличивается.
г. Газы, находящиеся при больших температуре и давлении, расширяются,
перемещая при всем этом поршень вниз (рабочий ход мотора).
д. Отработавшие газы выбрасываются через выпускной клапан; потом весь цикл
повторяется.
Вещество, которое нагревают и охлаждают (в паровых машинах — пар), именуют
рабочим телом.
Для практической работы хоть какого термического мотора нужна разность
температур. Почему? Что бы ответить на этот вопрос представим для себя паровую
машину (как на рис.4), но без конденсатора и насоса. В таком случае пар имел
бы схожую температуру во всей системе. Это означало бы, что давление пара
при его выпуске было бы таким же, как и при впуске. Тогда работа, которую
сделал пар над поршнем при собственном расширении, в точности была бы равна
работе, которую сделал поршень над паром при его выпуске, другими словами не было
бы совершено никакой результирующей работы. В реальном движке выпускаемый
газ охлаждается до более низкой температуры и конденсируется, так что
давление при выпуске меньше, чем при впуске. В таком случае работа, которую
должен совершить поршень для выталкивания газа из цилиндра, будет меньше, чем
работа совершаемая газом работа над цилиндром. Таким макаром может быт
получена результирующая работа. Аналогично и с паровой турбиной: если б не
было разности давлений по обе стороны лопаток, то турбина не стала бы
крутиться.
В паровых движках разность температур получается из-за сжигания
горючего, при всем этом греется пар. В бензиновом двигателе за счет
сгорания рабочей консистенции снутри цилиндра мотора.
Принцип деяния холодильника либо термического насоса состоит в воззвании
рабочих стадий термического мотора.
Реферат физика газы и термические машины
Работа обычно совершается мотором компрессора (рис.7).
Реферат физика газы и термические машины
В обыкновенном холодильнике цикл состоит из нескольких стадий:
а. Пар сжимается компрессором, нагреваясь при всем этом.
б. Подогретый пар поступает в конденсатор появляется жгучая жидкость.
в. Через расширительный клапан жгучая жидкость поступает в теплообменник,
где испаряясь охлаждается.
г. Потом пар опять поступает в компрессор и цикл повторяется.
двигатель Карно и его КПД.
Сначала ХIХ века процесс преобразования теплоты в механическую работу
тщательно изучал французский ученый Н.Л. Сади Карно (1796-1832). Он
намеревался найти методы увеличения КПД термических машин, но
исследования привели к исследованию основ термодинамики.
Как вспомогательное средство для собственных исследовательских работ он на бумаге изобрел
идеализированный тип мотора, который сейчас принято именовать движком
Карно.
В этом движке происходят обратимые процессы, т.е. протекающие очень
медлительно, так что его можно рассматривать, как поочередный переход от
1-го сбалансированного состояния к другому, при этом этот процесс можно провести в
оборотном направлении без конфигурации совершенной работы и переданного
количества теплоты. К примеру газ находящийся в цилиндре с плотно прижатым к
стене поршнем, который не имеет трения, можно сжать изотермически, если
сжатие создавать очень медлительно. Но если в процессе участвуют какие-
или еще причины, к примеру трение, то работа совершенная в оборотном
направлении не будет равна совершенной при сжатии. Полностью естественно, что
обратимые процессы невозможны, так как на их совершение будет нужно
нескончаемо много времени. Но все же такие процессы можно моделировать
со сколь угодной точностью. Все реальные процессы необратимы, потому что могут
находиться: трение, в газах — возмущения и многие другие причины.
двигатель Карно основан на обратимом цикле, т.е. на последовательности
обратимых процессов.
Реферат физика газы и термические машиныВ движке Карно употребляется
одноименный цикл (рис.8). В точке а изначальное состояние системы. Поначалу газ
расширяется изотермически и обратимо по пути ab при данной температуре T
H, к примеру газ приходит в контакт с термостатом, имеющим очень огромную
теплоемкость. Потом газ расширяется адиабатически и обратимо по пути bc, при
этом передача теплоты фактически не происходит и температура газа падает до
более низкого значения TL.
На третьей стадии цикла происходит изотермическое и обратимое сжатие газа по
пути cd, тут газ контактирует с прохладным термостатом при температуре ТL
. И в конце концов газ адиабатически и обратимо сжимается по пути da ворачиваясь, таким
образом, в начальное состояние.
Нетрудно показать, что результирующая работа численно равна площади
ограниченной кривыми.
Реферат физика газы и термические машиныКПД мотора Карно определяется также как и хоть какого другого мотора:
Но можно показать, что его КПД зависит только от ТН и ТL.
В первом изотермическом процессе ab совершаемая газом работа равна:
Wab=nRTHln(Vb/Va)
, где n — число молей безупречного газа, применяемого в качестве рабочего
тела. Так как внутренняя энергия безупречного газа не изменяется, когда
температура постоянна, сообщаемая газу теплота стопроцентно перебегает в работу (
в согласовании с первым началом термодинамики):
½QH½=nRTHln(Vb/Va)
Аналогично запишется теплота отдаваемая газом в процессе cd:
½QL½=nRTLln(VC/Vd)
Так как bc и da адиабатические процессы, получаем:
PbVb=PcVc и PdVd=PaVa
В согласовании с уравнением состояния безупречного газа получаем:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *