Номер 1, страница 73 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 2. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 19. Изобретение автомобиля и паровоза. Вспомните - номер 1, страница 73.

Условие.

Что такое тепловой двигатель?

Решение.

Тепловой двигатель — это устройство, которое преобразует тепловую энергию (теплоту) в механическую работу. Работа тепловых двигателей основана на выполнении рабочим телом (газом или паром) термодинамических циклов.

Любой тепловой двигатель состоит из трех основных частей и работает по следующему принципу:

Нагреватель. Это источник энергии с высокой температурой $T_1$. От него рабочее тело получает количество теплоты $Q_1$. В качестве нагревателя может выступать, например, камера сгорания топлива.

Рабочее тело. Это вещество (обычно газ или пар), которое, получая тепло от нагревателя, расширяется и совершает механическую работу $\text{A}$. Например, толкает поршень или вращает лопатки турбины.

Холодильник. Это среда с более низкой температурой $T_2$, которой рабочее тело отдает неиспользованное в цикле количество теплоты $Q_2$. Это необходимо для того, чтобы рабочее тело могло вернуться в исходное состояние и начать новый цикл. Чаще всего роль холодильника выполняет окружающая атмосфера или вода.

Согласно первому закону термодинамики (закону сохранения энергии), полезная работа $\text{A}$, совершаемая двигателем за один цикл, равна разности между количеством теплоты, полученным от нагревателя, и количеством теплоты, отданным холодильнику:

$A = Q_1 - Q_2$

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

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

Второй закон термодинамики утверждает, что невозможно создать такой тепловой двигатель, который бы всю полученную от нагревателя теплоту превращал в работу. Часть теплоты ($Q_2$) неизбежно должна быть передана холодильнику. Из-за этого КПД любого реального теплового двигателя всегда меньше 1 (или 100%). Предельно возможный КПД для идеального двигателя, работающего между температурами $T_1$ и $T_2$ (выраженными в кельвинах), описывается формулой цикла Карно:

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

Существуют различные типы тепловых двигателей, например: двигатели внутреннего сгорания (автомобильные), паровые и газовые турбины (на электростанциях и в самолетах), двигатели Стирлинга.

Ответ: Тепловой двигатель — это устройство, которое циклически преобразует тепловую энергию в механическую работу, используя для этого передачу тепла от горячего тела (нагревателя) к холодному (холодильнику).