1.7 Дефект массы. Ядерные и термоядерные реакции

Понятие «Дефект масс» связано с экспериментами по распаду атомных ядер, согласно которым изначальная масса ядра всегда меньше суммы масс его составляющих. Например, масса ядра гелия (альфа-частицы) меньше суммы масс двух протонов и двух нейтронов.

Официальное объяснение этого эффекта связывают с тем, что при распаде ядра часть массы преобразуется в энергию в согласии с формулой E=mc2, с чем собственно и связан дефект. 

Я́дерная реа́кция — процесс образования новых ядер или частиц при столкновениях ядер или частиц. Ядерной реакцией обычно называют реакцию цепную ядерного РАСПАДА, в которой из более тяжёлых элементов образуются более лёгкие.

Термоядерная реа́кция (синоним: ядерная реакция синтеза) — разновидность ядерной реакции, при которой лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые ядра.

Термоядерные реакции - реакции слияния (синтеза) лёгких ядер, протекающие при высоких температурах. Эти реакции обычно идут с выделением энергии, поскольку в образовавшемся в результате слияния более тяжёлом ядре нуклоны связаны сильнее, т.е. имеют, в среднем, бoльшую энергию связи, чем в исходных сливающихся ядрах.

На практике разница между ядерной реакицей и термоядерной состоит ещё и в том, что реакция ядерного распада сравнительно легко управляется, а поэтому кроме военного значения имеет и мирное - атомные электростанции, например. Над получением же дешёвого способа управления реакцией термоядерного синтеза учёные бьются до сих пор, и пока безрезультатно, поэтому для народнохозяйственных целей её пока применить не представляется возможным, хотя перспективы есть - одно отсутствие продуктов ядерного распада стоит уже немалого.

2. Тепловые машины и тепловые насосы различных видов. Методы повышения кпд двс в современном автомобилестроении

2.1 Первый и второй законы термодинамики

Первый закон: Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.

Q = ΔU + A.

Согласно первому закону термодинамики, термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии.

Первый закон термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.

Второй закон: Невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

Второй закон термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая, что коэффициент полезного действия не может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не должна равняться 0.

Энтропия изолированной системы не может уменьшаться

dS = δQ / T

2.2 Тепловой двигатель, кпд, примеры

Тепловой двигатель — устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии топлива, тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию использует зависимость теплового расширения вещества от температуры. Действие теплового двигателя подчиняется законам термодинамики.

Для работы теплового двигателя необходимо наличие трех тел: нагревателя, рабочего тела и холодильника.

Р абота, совершаемая двигателем, равна: , где:

• Q_H — количество теплоты, полученное от нагревателя

• Q_X — количество теплоты, отданное охладителю

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя

рассчитывается как: отношение работы, совершаемой двигателем,

к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

 

Примеры:

Двигатели внутреннего сгорания: бензин, дизель.

Двигатели внешнего сгорания: паровые машины.