Презентация, доклад на тему Тепловой двигатель. КПД теплового двигателя

Тепловой двигатель.
КПД теплового двигателя

Составитель: Пестрецова И.В.,
учитель физики МБОУ
«В-Чебулинская СОШ»

урок физики в 10 классе

Механическая энергия

Внутренняя энергия

?

II век нашей эры.
Паровая турбина внешнего сгорания.

Геронов шар.

– это устройство, преобразующее внутреннюю энергию в механическую работу.

Тепловой двигатель

Р

1
2Р0


Р0



0 V0 2V0 V

V h

Р

1 2
2Р0


Р0



0 V0 2V0 V

V h

V h

V h

Р

1 2
2Р0


Р0



0 V0 2V0 V

V h

V h

Р

1 2
2Р0


Р0



0 V0 2V0 V

Р

1 2
2Р0


Р0



0 V0 2V0 V

V h

V h

Основные элементы тепловой машины:

Принцип действия теплового двигателя

Рабочее тело от нагревателя получает количество теплоты Q1.
Часть этой энергии расходуется на совершение работы А‘.
Часть тепла (Q2) передаётся холодильнику.

КПД теплового двигателя

η – КПД, %
Qн- количество теплоты, полученное от нагревателя, Дж
Qх-количество теплоты, переданное холодильнику, Дж
А’ – работа газа, Дж

французский физик и математик
(1796-1832 гг)

Сади Карно

доказал, что нет устройства, работающего с кпд больше, чем кпд идеальной тепловой машины

Цикл Карно

Р

V

1

2

3

4

1-2 (изотерма) газ совершает положительную работу А‘=Q
2-3 (адиабата) газ совершает положительную работу)
3-4 (изотерма) работа газа отрицательна
4-1 (адиабата) работа газа отрицательна

Работа газа

(цикл работы идеальной тепловой машины)

Рекомендации:

Работать с графиками в координатах Р(V).
Для самой нижней левой точки вводить Ро, Vо, для остальных точек Р и V выражать через Ро, Vо.
Стараться не обозначать на графиках постоянные давление и объём через Р и V.
До последнего всё вести в Ро, Vо.
С помощью вспомогательных адиабат определять Q+.
Применять 1-й ЗТД сразу для нескольких процессов и всего цикла (ΔU=0).
Для циклов строить вспомогательную таблицу для Q, ΔU, A´

Ответить на вопрос

1

2

3

4

Ответить на вопрос

2

1

3

4

1

2

3

4

Ответить на вопрос

1

2

3

4

5

6

Ответить на вопрос

5

2

3

4

1

6

Ответить на вопрос

4

2

3

1

5

6

Ответить на вопрос

1

2

3

4

Ответить на вопрос

2

1

4

3

Ответить на вопрос

Задача 1. Идеальный газ массой m = 20 г и молярной массой M = 28 г/моль совершает замкнутый процесс. Температура в точках 1 и 2 равна: T1 = 300 К; Т2= 496 К. Найти работу газа за цикл.
Дано: 
m = 20 г
M = 28 г/моль
T1 = 300 К
Т2= 496 К
А´-? P
P2

P1

0 V0 2V0 V

Задача 2. Идеальный газ используется как рабочее тело в тепловой машине, работающей по циклу 1-2-3, состоящему из адиабатического расширения 1-2, изотермического сжатия 2-3 и участка 3-1 линейной зависимости давления от объёма. За цикл машина совершает работу A´, КПД цикла равен η. Найти работу, совершаемую над газом в изотермическом процессе?
Дано: Решение:
А´
η
А23-?

Задача 3
Тепловая машина работает по циклу, состоящему из процесса 1−2 прямой пропорциональной зависимости давления Р от объёма V, адиабатного расширения 2−3 и изотермического сжатия 3−1. Её рабочим телом является газообразный гелий в количестве ν=2 моль. КПД тепловой машины равен η=20%. Работа над газом в процессе 3−1 равна A=1600 Дж.

Какую работу совершает тепловая машина за один цикл работы? Ответ выразить в Дж.
Определить разность максимальной и минимальной температур газа в цикле. Ответ выразить в К, округлить до целого значения.

Решение:

По определению КПД:

Q+
Q=0


Q -

Из графика видно, что Т2=Тmax,
T1=T3=Tmin.
Для участка 1-2:

С учетом уравнения Менделеева - Клапейрона

Согласно первому закону термодинамики

§82 прочитать, записи выучить,
упр 15 (11,12) решить

Домашнее задание

ВЕРНО!

НЕВЕРНО!