Преобразование тепла в механическую энергию

Преобразование тепла в другой вид энергии

• Если вы изучите тепло, вы узнаете, что можно полностью преобразовать форму энергии в тепло. С другой стороны, преобразование тепла в механическое энергия не может быть выполнено в полном объеме. Причина этого кроется в природе тепла, которое, согласно кинетической теории, представлено энергией подчиненного молекулярного движения.
• Теория предполагает, что при воздействии тепла на молекулы тела передается энергия. Потепление заставляет мельчайшие частицы двигаться быстрее от случайного движения.
• В результате этого движения молекулы обладают энергией, общее количество которой вы описываете как внутреннюю энергию рассматриваемого вещества. В честь английского исследователя Брауна это движение также называют броуновским молекулярным движением.
  instagram viewer
• Количество тепла, которое выделяется, например, при сжигании угля или нефти, изначально содержится в высокой кинетической и потенциальной энергии молекул дымовых газов. Для вас важно, чтобы скорости и направления движения молекул распределялись случайным образом.
• Обратите внимание, что из-за беспорядка молекул энергия этих отдельных движений не может быть полностью передана какому-либо соседнему твердому телу. Отсюда следует, что тело в целом движется и может выполнять работу.


КПД двигателя внутреннего сгорания - объяснение

Эффективность описывает ценность, которую двигатель может использовать от энергии ...

• Чтобы преобразовать как можно больше тепла в механическую работу, оно передается газу, заключенному в цилиндр с движущимися поршнями. Следует учитывать, что при ударе молекулы передают поршню только часть своей энергии. Их скорость уменьшается, что можно увидеть по снижению температуры. Чтобы повторить процесс, баллоны должны быть возвращены в исходное положение, а газ должен быть возвращен к исходной температуре.

Эффективность преобразования тепла в механическую энергию

• Уже в 19-м В 19 веке французский инженер Карно интересовался преобразованием тепла в механическую энергию и понял, что часть количества тепла, поглощенного при начальной температуре, должна снова выделяться в виде тепла при низкой конечной температуре. Его нельзя превратить в механическую работу. Вы должны знать, что чем выше разница между начальной и конечной температурой, тем выше эффективность.
• Первый поршневой паровой двигатель, разработанный Джеймсом Ваттом, достиг КПД всего около двух процентов. Вам интересно, что, несмотря на многочисленные улучшения, эффективность этих машин невысока. Можно увеличить более чем на 18 процентов, так что сегодня больше не строятся заводы с поршневыми паровыми двигателями. буду.
• Самая важная паровая тепловая машина сегодня - это паровая турбина. Пар проходит по питающей магистрали и через кольцо с регулируемыми регулирующими винтами к турбинным колесам с лопастями. Они приводятся во вращение потоком пара высокого давления.
• Вы должны знать, что дополнительные кольца направляющих лопастей и колеса турбины расположены поочередно за первым колесом турбины, чтобы полностью использовать давление пара. Лопасти становятся все больше и больше, потому что водяной пар расширяется при понижении давления.
• Для уменьшения тепловых потерь в котле, возникающих при передаче тепла от дымовых газов водяному пару. избежать, в 1867 году Николаус Август Отто построил бензиновый двигатель, в котором смесь бензина с воздухом горела в самом цилиндре. буду. Как вы понимаете, это повысило эффективность до более чем 35 процентов.
• В дизельном двигателе воздух сначала всасывается и очень сильно сжимается. В результате температура поднимается выше температуры воспламенения топлива, так что оно сгорает сразу после впрыска без необходимости зажигания.
• Поскольку температура может достигать 2000 градусов Цельсия, а давление - 80 бар, необходима более прочная конструкция дизельного двигателя. Несмотря на более высокие производственные затраты, вы всегда найдете этот двигатель с высоким КПД. требуется до 40 процентов, например, в локомотивах, грузовиках и Корабли.