Přeměna tepla na mechanickou energii

Přeměna tepla na jiný druh energie

• Pokud studujete teplo, dozvíte se, že je možné zcela přeměnit formu energie na teplo. Na druhé straně přeměna tepla na mechanickou energie nelze provést v plném rozsahu. Důvodem je povaha tepla, která je podle kinetické teorie reprezentována energií podřízeného molekulárního pohybu.
• Teorie předpokládá, že když je na molekuly těla aplikováno teplo, dochází k přenosu energie. Oteplení způsobí, že se nejmenší částice pohybují rychleji z náhodného pohybu.
• V důsledku tohoto pohybu mají molekuly energii, jejíž celkové množství popisujete jako vnitřní energii dané látky. Po anglickém průzkumníkovi Brownovi se tomuto hnutí říká také Brownův molekulární pohyb.
• Množství tepla, které se uvolní například při spalování uhlí nebo ropy, je zpočátku obsaženo ve vysoké kinetické a potenciální energii molekul spalovacích plynů. Je pro vás důležité, aby rychlosti a směry molekulárního pohybu byly rozděleny náhodně.
  instagram viewer
• Všimněte si, že kvůli poruše molekul nelze energii těchto jednotlivých pohybů zcela přenést do žádného sousedního pevného tělesa. Z toho vyplývá, že tělo jako celek se pohybuje a může dělat práci.


Účinnost spalovacího motoru - vysvětlení

Účinnost popisuje hodnotu, kterou může motor využít z energetické ...

• Aby se co nejvíce tepla přeměnilo na mechanickou práci, je převedeno na plyn, který je uzavřen ve válci s pohyblivými písty. Měli byste vzít v úvahu, že molekuly při nárazu přenesou část své energie na píst. Jejich rychlost klesá, což můžete vidět jako pokles teploty. Pro opakování postupu musí být válce vráceny do své původní polohy a plyn musí být vrácen na počáteční teplotu.

Účinnost přeměny tepla na mechanickou energii

• Již v 19 V 19. století se francouzský inženýr Carnot zabýval přeměnou tepla na mechanickou energii a uvědomil si to část množství tepla absorbovaného při počáteční teplotě musí být znovu uvolněna jako teplo při nízké konečné teplotě. Nelze jej převést na mechanickou práci. Měli byste vědět, že čím vyšší je rozdíl mezi počáteční a konečnou teplotou, tím větší je účinnost.
• První pístový parní stroj navržený Jamesem Wattem dosáhl účinnosti jen asi dvou procent. Je pro vás zajímavé, že i přes četná vylepšení účinnost těchto strojů není Dalo by se zvýšit více než 18 procent, takže dnes již nejsou stavěny žádné závody s pístovými parními stroji vůle.
• Nejdůležitějším tepelným motorem poháněným párou je dnes parní turbína. Pára proudí přívodním potrubím a prstencem s nastavitelnými regulačními šrouby ke kolům turbíny osazeným lopatkami. Tyto jsou nastaveny na rotaci vysokotlakým proudem páry.
• Měli byste vědět, že další vodicí lopatkové kroužky a kola turbíny jsou uspořádány střídavě za prvním turbínovým kolem, aby se plně využil tlak páry. Lopatky jsou stále větší a větší, protože vodní pára se s klesajícím tlakem rozpíná.
• Ke snížení tepelných ztrát v kotli, které vznikají při přenosu tepla ze spalin do vodní páry vyhnout se, v roce 1867 postavil Nikolaus August Otto benzínový motor, ve kterém v samotném válci hořela směs benzín-vzduch vůle. Dokážete si asi představit, že to zvýšilo účinnost na více než 35 procent.
• U vznětového motoru je vzduch nejprve nasáván a velmi silně stlačen. Výsledkem je, že teplota stoupne nad teplotu vznícení paliva, takže hoří bezprostředně po injekci, bez nutnosti zapalování.
• Protože teploty mohou stoupnout až na 2 000 stupňů Celsia a tlaky na 80 barů, je nutná silnější konstrukce naftového motoru. Navzdory vyšším výrobním nákladům vždy najdete tento motor s vysokým stupněm účinnosti je vyžadováno až 40 procent, například v lokomotivách, nákladních automobilech a Lodě.