Номер 3, страница 88 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

3. Какие двигатели называют тепловыми?

Поскольку в предоставленном изображении отсутствует рисунок 47, невозможно ответить на первую часть вопроса о превращениях энергии в соответствующем опыте.

Какие двигатели называют тепловыми?

Тепловыми двигателями называют устройства (машины), которые преобразуют внутреннюю энергию топлива (то есть тепловую энергию) в механическую работу. Принцип их работы основан на свойстве газов и паров расширяться при нагревании и совершать при этом работу.

Любой тепловой двигатель состоит из трех основных частей:
Нагреватель — это источник тепловой энергии, от которого рабочее тело получает количество теплоты $Q_1$ при высокой температуре $T_1$. В качестве нагревателя может выступать, например, сгорающее топливо.
Рабочее тело — это вещество (обычно газ или пар), которое расширяется и совершает работу. Например, в паровой турбине это водяной пар, а в двигателе автомобиля — газы, образующиеся при сгорании топливовоздушной смеси.
Холодильник — это объект, которому рабочее тело отдает некоторое количество теплоты $Q_2$, которое не было преобразовано в работу. Температура холодильника $T_2$ всегда ниже температуры нагревателя $T_1$. В большинстве случаев холодильником является окружающая среда.

Работа теплового двигателя происходит циклически. За один цикл двигатель получает от нагревателя количество теплоты $Q_1$, совершает механическую работу $A$ и отдает холодильнику количество теплоты $Q_2$. Согласно закону сохранения энергии, совершенная двигателем работа равна разности между полученным и отданным количеством теплоты:
$A = Q_1 - Q_2$

Эффективность теплового двигателя характеризуется коэффициентом полезного действия (КПД), который обозначается греческой буквой $\eta$ (эта). КПД — это отношение полезной работы $A$, совершенной двигателем, к количеству теплоты $Q_1$, полученному от нагревателя.
$\eta = \frac{A}{Q_1} = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1} = 1 - \frac{Q_2}{Q_1}$

Из формулы видно, что КПД теплового двигателя всегда меньше 1 (или 100%), так как часть энергии ($Q_2$) неизбежно теряется, передаваясь холодильнику. Это одно из следствий второго закона термодинамики.

К основным типам тепловых двигателей относятся:
- Двигатели внутреннего сгорания (ДВС), которые используются в автомобилях, мотоциклах и другой технике.
- Паровые и газовые турбины, применяемые на тепловых, атомных и газотурбинных электростанциях, а также в авиации и на морских судах.
- Реактивные двигатели, приводящие в движение самолёты и ракеты.

Ответ: Тепловыми двигателями называют машины, которые совершают механическую работу за счёт преобразования внутренней энергии, выделяющейся при сгорании топлива. Они работают циклически, получая тепло от горячего источника (нагревателя), превращая часть этой теплоты в работу и отдавая оставшуюся, неиспользованную часть теплоты, холодному источнику (холодильнику).