Номер 1, страница 120, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 30. Паровая турбина. Повторим изученное - номер 1, страница 120.

Условие.

• Что такое тепловой двигатель?

Решение.

Тепловой двигатель — это устройство, которое циклически преобразует тепловую энергию (внутреннюю энергию) в механическую работу. Работа таких двигателей основана на законах термодинамики.

Принцип работы любого теплового двигателя заключается в следующем. Он имеет три основных компонента: нагреватель, рабочее тело и холодильник. Нагреватель — это источник тепла с высокой температурой $T_1$. Рабочее тело (обычно газ или пар) получает от нагревателя количество теплоты $Q_1$. За счёт этого тепла рабочее тело расширяется и совершает механическую работу $\text{A}$. Чтобы цикл мог повториться, рабочее тело должно вернуться в исходное состояние, для чего оно отдает некоторое количество теплоты $Q_2$ холодильнику — телу с более низкой температурой $T_2$.

Таким образом, за один цикл двигатель совершает полезную работу, которая, согласно первому началу термодинамики (закону сохранения энергии), равна разности между полученной от нагревателя и отданной холодильнику теплотой:

$A = Q_1 - Q_2$

Эффективность работы теплового двигателя оценивается с помощью коэффициента полезного действия (КПД), обозначаемого $\eta$. КПД показывает, какая доля теплоты, полученной от нагревателя, преобразуется в полезную работу:

$\eta = \frac{A}{Q_1} = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1} = 1 - \frac{Q_2}{Q_1}$

Согласно второму началу термодинамики, невозможно создать тепловой двигатель, который бы всю полученную теплоту превращал в работу ($Q_2$ не может быть равно нулю), поэтому КПД всегда меньше 1 (или 100%). Максимально возможный КПД для тепловой машины (КПД идеального цикла Карно) зависит только от абсолютных температур нагревателя ($T_1$) и холодильника ($T_2$):

$\eta_{max} = \frac{T_1 - T_2}{T_1} = 1 - \frac{T_2}{T_1}$

К тепловым двигателям относятся двигатели внутреннего сгорания, паровые машины, газовые и паровые турбины, реактивные двигатели.

Ответ: Тепловой двигатель — это устройство, работающее циклически и предназначенное для преобразования тепловой энергии в механическую работу. Его работа основана на том, что рабочее тело (газ или пар), получая тепло от горячего источника (нагревателя), расширяется и совершает работу, а затем, для замыкания цикла, отдает часть тепла холодному источнику (холодильнику).