Буклет на тему «ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ИХ ЯВЛЕНИЕ»

Тепловой двигатель — устройство, которое превращает часть внутренней энергии топлива в механическую работу.

• Работа идёт циклически: рабочее тело получает тепло от нагревателя, расширяется и совершает полезную работу.

• Затем часть энергии передаётся холодильнику, после чего цикл повторяется.

• КПД теплового двигателя всегда меньше 100 %, потому что не вся теплота превращается в работу.

Первые идеи о предельной эффективности тепловой машины связаны с Сади Карно, который в 1824 году описал идеальный цикл.

• В реальных двигателях один и тот же принцип используется по-разному: пар в турбине, горение топлива в цилиндре, реактивная струя.

• Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием связывают с Николаусом Отто, а дизельный — с Рудольфом Дизелем.

• Во всех случаях общая схема одна: нагрев, расширение рабочего тела, совершение работы и охлаждение.

Самый неожиданный факт связан с паровой машиной: именно она стала основой первых промышленных тепловых двигателей, а её развитие началось задолго до автомобилей и самолётов. В XIX веке паровые машины работали на фабриках, в шахтах и на транспорте, показывая, что тепло можно напрямую превращать в движение.

Главные элементы теплового двигателя — нагреватель, рабочее тело и холодильник.

• Нагреватель сообщает системе энергию, обычно за счёт сгорания топлива или другого источника тепла.

• Рабочее тело совершает механическую работу при расширении; им могут быть пар, газ или продукты сгорания.

• Холодильник принимает часть теплоты, которая не превратилась в работу.

• Из-за неизбежных потерь КПД любого реального теплового двигателя строго меньше единицы.

Паровая машина относится к двигателям внешнего сгорания: топливо сжигают отдельно, а пар уже приводит механизм в движение.

• В паровой турбине энергия пара вращает лопатки ротора; такие установки применяют на электростанциях.

• Автомобильный бензиновый двигатель работает по циклу сжатия и сгорания смеси в цилиндре.

• Дизельный двигатель воспламеняет топливо от высокой температуры сжатого воздуха.

• Реактивный двигатель создаёт тягу за счёт выброса струи газов назад; так работают многие самолёты и ракеты.