Задания для развития, страница 67 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

• Подумайте о том, как должен быть устроен любой тепловой двигатель. Для этого ответьте на вопрос: какие превращения энергии должны происходить в тепловых двигателях?

Решение

Любой тепловой двигатель — это устройство, предназначенное для преобразования тепловой энергии в механическую работу. Чтобы это преобразование стало возможным, двигатель должен иметь определенную структуру и работать циклически.

Основными компонентами любого теплового двигателя являются:
1. Нагреватель: Источник тепла с высокой температурой $T_1$. Он передает рабочему телу определенное количество теплоты $Q_1$. В качестве нагревателя может выступать, например, сгорающее топливо.
2. Рабочее тело: Вещество (обычно газ или пар), которое расширяется при нагревании и совершает механическую работу.
3. Холодильник: Резервуар с низкой температурой $T_2$, которому рабочее тело отдает некоторое количество теплоты $Q_2$. Холодильником обычно является окружающая среда.

Процесс преобразования энергии в тепловом двигателе выглядит следующим образом:

Сначала происходит получение тепловой энергии. Чаще всего это происходит за счет сжигания топлива, при котором химическая энергия, запасенная в топливе, превращается во внутреннюю энергию продуктов сгорания, то есть в тепловую энергию.

Эта тепловая энергия ($Q_1$) передается от нагревателя рабочему телу (например, газу в цилиндре под поршнем). Внутренняя энергия рабочего тела увеличивается.

Нагретое рабочее тело расширяется и давит на поршень или лопатки турбины, совершая механическую работу ($A$). В этом процессе часть внутренней (тепловой) энергии рабочего тела преобразуется в механическую энергию.

Для того чтобы двигатель мог работать циклически (т.е. повторять процесс), рабочее тело необходимо вернуть в исходное состояние. Для этого оно должно отдать часть своей тепловой энергии ($Q_2$) холодильнику. Эта часть энергии не может быть преобразована в работу и является неизбежными потерями.

Таким образом, основная цепочка превращения энергии в тепловом двигателе следующая: Внутренняя (тепловая) энергия → Механическая энергия (работа).

Более полная цепочка, начиная с топлива, выглядит так: Химическая энергия топлива → Тепловая энергия → Механическая энергия.

Определяющим для теплового двигателя является именно превращение тепловой энергии в механическую.

Ответ: В тепловых двигателях происходит превращение внутренней (тепловой) энергии в механическую энергию (работу). Эта энергия получается от нагревателя (например, при сгорании топлива), а часть ее, которая не была превращена в работу, отдается холодильнику (окружающей среде).