48. Основные части тепловой

машины. Выясним, какие основные части должна иметь тепловая машина, предназначенная для совершения механической работы А' за счет количества теплоты Q, полученного при сжигании топлива. Обычно в тепловых машинах механическая работа

совершается расширяющимся газом. Газ, совершающий работу при расширении, называется рабочим телом. Рабочим телом часто служит воздух или водяные пары. Расширение газа происходит в результате повышения его температуры и давления при нагревании. Устройство, от которого рабочее тело получает количество теплоты Q, называется нагревателем.

Абсолютная шкала температур. Шкала измерения темпера-

температуры в соответствии с

уравнением называется абсолют-

абсолютной шкалой. Ее предложил английский физик У. Кельвин (Том сон) A824—1907),

поэтому шкалу называют также-

шкалой Кельвина. До введения абсолютной шкалы температур в практике получила широкое распространение шкала измерения температуры

по Цельсию. Поэтому единица

температуры по абсолютной

шкале, называемая Кельвином

выбрана равной одному градусу

по шкале Цельсия:

1К=1°С. Второй закон термодинамики.

Второй закон термодинамики

имеет несколько эквивалентных

по своему физическому содержа-

содержанию формулировок. Приведем две из них.

Неосуществим термодипами-

ческий процесс, в результате ко-

которого происходила бы передача тепла от одного тела к другому, более горячему, без каких-либо других изменений в природе. Невозможно построить

периодически действующую машину, которая непрерывно превращала бы теплоту в работу только за счет охлаждения одного тела, без того чтобы в окружающих телах не произошло одновременно каких-либо изменений. Физический смысл второго закона термодинамики заключается в том, что энергия теплового движения молекул вещества в одном отношении качественно отличается от всех других видов энергии — механической, электрической, химической, ядерной и т. д. Это отличие заключается в том, что энергия любого вида, кроме

энергии теплового движения молекул, может полностью превратиться в любой другой вид энергии, в том числе в энергию теплового движения. Энергия же теплового движения молекул может испытать превращение в любой другой вид энергии лишь частично. В результате этого любой физический процесс, в котором происходит превращение какого-либо вида

энергии в энергию теплового

движения молекул, является

необратимым процессом, т. е. он не может быть осуществлен полностью в обратном направлении.

49. Коэффициет полезного

действия т), равный отношению полезно использованной энергии к затраченной энергии, для теп-

тепловой машины оказывается

равным ,N=A/Q Французский инженер Сади Карно установил чрезвычайно важную для практики зависимость КПД

тепловой машины от температуры

Т\ нагревателя и температуры

Т-2 холодильника: независимо

от конструкции и выбора

рабочего тела максимальное

значение КПД тепловой машины

определяется выражением

КПД=t-t/t

Выражение для максимального значения КПД тепловой

машины показывает, что для

повышения коэффициента полез-

полезного действия тепловых машин существует два пути —повышение температуры Т\ нагревателя и понижение температуры Ti холодильника. КПД тепловой машины мог бы стать равным единице, если бы имелась возможность использовать холодильник

с температурой, равной абсолют-

абсолютному нулю. Однако этот путь даже теоретически неосуществим, так как абсолютный нуль, согласно пред-

представлениям термодинамики, не может быть достигнут.

Наиболее приемлемыми

холодильниками для реальных

тепловых машин являются

атмосферный воздух или вода при

температуре около 300 К.

Следовательно, основной путь

повышения КПД тепловых

машин — это повышение

температуры нагревателя.