Перший закон термодинаміки. Теплові двигуни

парова турбіна

електродвигун

двигун внутрішнього згорання

реактивний двигун

пристрої, які перетворюють внутрішню енергію в механічну роботу

пристрої, у яких відбувається перетворення внутрішньої енергії в електричну

пристрої, що складаються з нагрівника, охолоджувача і робочого тіла

пристріої, які перетворює внутрішню енергію палива в світлову.

Неможливо перевести теплоту від більш холодної системи до більш гарячої, якщо не відбувається інших одночасних змін в обох системах або тілах, які їх оточують.

Кількість теплоти, що передається системі, витрачається на зміну її внутрішньої енергії і на виконання системою роботи над зовнішніми тілами. пара

Вічний двигун другого роду, тобто такий двигун, ККД якого при перетворенні теплоти на корисну роботу дорівнює 100%, неможливий.

Зміна внутрішньої енергії системи під час її переходу з одного стану в інший дорівнює сумі роботи зовнішніх сил і кількості теплоти, що передається системі.

60 %

40%

25 %

80 %

Об'єкт, у контакті з яким від теплового двигуна береться деяка кількість теплоти

Легкий поршень, що може без тертя рухатись в циліндрі під тиском газу

Газ, який виконує механічну роботу в процесі свого розширення.

Пристрій, у контакті з яким тепловий двигун одержує певну кількість теплоти

η = (Т₁- Т₂)/Т₁ 

η = (Т_1- Т₂)/Т₂ 

η = 1 - Т₁/Т₂ 

η = 1 - Т₂/Т₁

η = Aк/Q₂

η = (Q₁ - Q₂)/Q₂ 

η = Aк/Q₁ 

η = (Q₁ - Q₂)/Q₁ 

Отримує частину енергії робочого тіла

Отримує всю енергію від робочого тіла

Віддає всю енергію холодильнику

Віддає частину енергії робочому тілу, частину енергії холодильнику

Холодильний пристрій

Ідеальний тепловий двигун

Кондиціонер  

Бензиновий двигун

... без теплообміну з довкіллям

 ...без виконання роботи

...без змінення внутрішньої енергії

...за постійного тиску

Кондиціонер 

Двигун внутрішнього згоряння

Холодильний пристрій

тепловий двигун             

400 Дж

200 Дж

300 Дж

2400 Дж

1400 Дж

1,4 Дж

... на виконання механічної роботи

... на збільшення внутрішньої енергії газу

... і на збільшення внутрішньої енергії газу, і на виконання механічної роботи

... на зменшення внутрішньої енергії газу

≈ 0,92 або 92 %

≈ 0,26 або 26 %

0,08 або 8 %

0,5 або 50 %

Робоче тіло, одержуючи певну кількість теплоти Q₁ від нагрівника, виконує механічну роботу A і передає деяку кількість теплоти Q₂ холодильнику.

Робоче тіло (холодоагент – пара рідини, яка легко випаровується) розширюється і виконує роботу, одержуючи кількість теплоти Q₂ від холодильної камери. За рахунок роботи зовнішніх сил робоче тіло стискається, при цьому довкіллю передається кількість теплоти Q_1.