Toplinski stroj je motor koji obavlja rad pomoću izvora toplinske energije.
Termalna energija ( Grijač Q) prenosi se od izvora do motora, a motor dio primljene energije troši za obavljanje rada W, nepotrošena energija ( hladnjak Q) šalje se u hladnjak, čiju ulogu može igrati, na primjer, okolni zrak. Toplinski stroj može raditi samo ako je temperatura hladnjaka manja od temperature grijača.
Koeficijent učinka (COP) toplinskog motora može se izračunati pomoću formule: Učinkovitost = W/Q ng.
Učinkovitost = 1 (100%) ako se sva toplinska energija pretvori u rad. Učinkovitost = 0 (0%) ako se toplinska energija ne pretvara u rad.
Učinkovitost pravog toplinskog motora kreće se od 0 do 1; što je učinkovitost veća, to je motor učinkovitiji.
Q x /Q ng = T x /T ng Učinkovitost = 1-(Q x /Q ng) Učinkovitost = 1-(T x /T ng)
S obzirom na treći zakon termodinamike, koji kaže da je nemoguće postići temperaturu apsolutne nule (T=0K), možemo reći da je nemoguće razviti toplinski stroj s učinkovitosti=1, jer je Tx uvijek >0.
Što je viša temperatura grijača, a niža temperatura hladnjaka, veća je učinkovitost toplinskog stroja.
Rad motora je:
Ovaj proces prvi je razmatrao francuski inženjer i znanstvenik N. L. S. Carnot 1824. godine u knjizi “Razmišljanja o pokretačkoj sili vatre i o strojevima koji mogu razviti tu silu.”
Cilj Carnotovih istraživanja bio je otkriti razloge nesavršenosti tadašnjih toplinskih strojeva (imali su učinkovitost ≤ 5%) i pronaći načine za njihovo poboljšanje.
Carnotov ciklus je najučinkovitiji od svih. Njegova učinkovitost je maksimalna.
Na slici su prikazani termodinamički procesi ciklusa. Tijekom izotermnog širenja (1-2) pri temperaturi T 1 , rad se vrši zbog promjene unutarnje energije grijača, tj. zbog dovođenja topline plinu Q:
A 12 = Q 1 ,
Hlađenje plina prije kompresije (3-4) događa se tijekom adijabatskog širenja (2-3). Promjena unutarnje energije ΔU 23 tijekom adijabatskog procesa ( Q = 0) potpuno se pretvara u mehanički rad:
A 23 = -ΔU 23 ,
Temperatura plina kao rezultat adijabatskog širenja (2-3) pada na temperaturu hladnjaka T 2 < T 1 . U procesu (3-4) plin je izotermički komprimiran, prenoseći količinu topline u hladnjak Q 2:
A 34 = Q 2,
Ciklus završava procesom adijabatske kompresije (4-1), u kojem se plin zagrijava do temperature T 1.
Maksimalna vrijednost učinkovitosti idealnih plinskih toplinskih motora prema Carnotovom ciklusu:
.
Suština formule izražena je u dokazanom S. Carnotov teorem da učinkovitost bilo kojeg toplinskog stroja ne može premašiti učinkovitost Carnotovog ciklusa koji se provodi na istoj temperaturi grijača i hladnjaka.
Tema: “Princip rada toplinskog stroja. Toplinski motor s najvećom učinkovitošću."
Oblik: Kombinirana lekcija korištenjem računalne tehnologije.
Ciljevi:
Plan učenja.
Ne. |
Pitanja |
Vrijeme |
| 1 | Pokazati potrebu korištenja toplinskih strojeva u suvremenim uvjetima. | |
| 2 | Ponavljanje pojma “toplinski stroj”. Vrste toplinskih motora: motori s unutarnjim izgaranjem (rasplinjači, dizel), parne i plinske turbine, turbomlazni i raketni motori. | |
| 3 | Objašnjenje novog teorijskog gradiva. Shema i struktura toplinskog stroja, princip rada, učinkovitost. Carnotov ciklus, idealni toplinski stroj, njegova učinkovitost. Usporedba učinkovitosti stvarnog i idealnog toplinskog stroja. |
|
| 4 | Rješenje zadatka br. 703 (Stepanova), br. 525 (Bendrikov). | |
| 5 | Rad s modelom toplinskog stroja. |
|
| 6 | Sažimajući. Domaća zadaća § 33, zadaci br. 700 i br. 697 (Stepanova) |
Teorijski materijal
Od davnina je čovjek želio osloboditi se tjelesnog napora ili ga olakšati pri kretanju nečega, imati više snage i brzine.
Stvorene su legende o avionskim tepisima, čizmama sa sedam liga i čarobnjacima koji zamahom štapića nose čovjeka u daleke zemlje. Za nošenje teških tereta ljudi su izmislili kolica jer se lakše kotrljaju. Zatim su prilagodili životinje - volove, jelene, pse, a najviše konje. Tako su se pojavila kola i kočije. U kočijama su ljudi tražili udobnost, poboljšavajući ih sve više i više.
Želja ljudi za povećanjem brzine također je ubrzala promjenu događaja u povijesti razvoja prometa. Od grčkog "autos" - "sam" i latinskog "mobilis" - "pokretan", nastao je u europskim jezicima pridjev "samohodan", doslovno "automobil".
Odnosilo se na satove, automatske lutke, na sve vrste mehanizama, općenito, na sve što je služilo kao svojevrsni dodatak "nastavku", "poboljšanju" osobe. U 18. stoljeću pokušali su radnu snagu zamijeniti parnom snagom i primijenili pojam "auto" na kolica bez tračnica.
Zašto je doba automobila počelo od prvih "benzinskih automobila" s motorom s unutarnjim izgaranjem, izumljenih i izgrađenih 1885-1886? Kao da su zaboravili na parne i baterijske (električne) ekipe. Činjenica je da je motor s unutarnjim izgaranjem napravio pravu revoluciju u prometnoj tehnologiji. Dugo se pokazao najdosljednijim ideji automobila i stoga je dugo zadržao svoju dominantnu poziciju. Udio vozila s motorima s unutarnjim izgaranjem danas čini više od 99,9% globalnog cestovnog prometa.<Prilog 1 >
Glavni dijelovi toplinskog stroja
U suvremenoj tehnologiji mehanička energija dobiva se uglavnom iz unutarnje energije goriva. Uređaji u kojima se unutarnja energija pretvara u mehaničku nazivaju se toplinski strojevi.<Dodatak 2 >
Za obavljanje rada izgaranjem goriva u uređaju koji se naziva grijač, može se koristiti cilindar u kojem se plin zagrijava i ekspandira te pokreće klip.<Dodatak 3 > Plin čije širenje uzrokuje pomicanje klipa naziva se radna tekućina. Plin se širi jer je njegov tlak veći od vanjskog tlaka. Ali kako se plin širi, njegov tlak pada i prije ili kasnije postat će jednak vanjskom tlaku. Tada će ekspanzija plina prestati i on će prestati raditi.
Što treba učiniti da rad toplinskog stroja ne prestane? Da bi motor kontinuirano radio, potrebno je da se klip, nakon ekspanzije plina, svaki put vraća u prvobitni položaj, sabijajući plin u prvobitno stanje. Do kompresije plina može doći samo pod utjecajem vanjske sile, koja u ovom slučaju obavlja rad (sila tlaka plina u ovom slučaju vrši negativan rad). Nakon toga se ponovno mogu dogoditi procesi ekspanzije i kompresije plina. To znači da se rad toplinskog stroja mora sastojati od periodički ponavljajućih procesa (ciklusa) širenja i kompresije.
Slika 1 grafički prikazuje procese širenja plina (linija AB) i kompresiju na izvorni volumen (linija CD). Rad koji plin izvrši tijekom širenja je pozitivan ( AF > 0 ABEF. Rad plina tijekom kompresije je negativan (jer A.F.< 0
) i brojčano je jednaka površini figure CDEF. Korisni rad za ovaj ciklus brojčano je jednak razlici površina ispod krivulja AB I CD(osjenčano na slici).
Prisutnost grijača, radne tekućine i hladnjaka temeljno je neophodan uvjet za kontinuirani ciklički rad bilo kojeg toplinskog motora.
Učinkovitost toplinskog motora
Radni fluid, primajući određenu količinu topline Q 1 od grijača, daje dio te količine topline, jednak modulu |Q2|, hladnjaku. Stoga učinjeni posao ne može biti veći A = Q 1 - | Q 2 |. Omjer ovog rada prema količini topline koju je plin koji se širi iz grijača naziva učinkovitost toplotna mašina:
Učinkovitost toplinskog stroja koji radi u zatvorenom ciklusu uvijek je manja od jedinice. Zadatak termoenergetike je da iskoristivost bude što veća, odnosno da se što više topline dobivene od grijača iskoristi za proizvodnju rada. Kako se to može postići?
Prvi put je najsavršeniji ciklički proces, koji se sastoji od izotermi i adijabata, predložio francuski fizičar i inženjer S. Carnot 1824. godine.
Carnotov ciklus.
Pretpostavimo da se plin nalazi u cilindru čije su stijenke i klip izrađeni od materijala za toplinsku izolaciju, a dno od materijala visoke toplinske vodljivosti. Volumen koji plin zauzima jednak je V 1.
Dovedimo cilindar u kontakt s grijačem (slika 2) i dajmo plinu priliku da se izotermno širi i izvrši rad . Plin dobiva određenu količinu topline od grijača P 1. Ovaj proces je grafički prikazan izotermom (krivulja AB).
Kada volumen plina postane jednak određenoj vrijednosti V 1'< V 2 ,
dno cilindra je izolirano od grijača ,
Nakon toga plin se adijabatski širi do volumena V 2, koji odgovara najvećem mogućem hodu klipa u cilindru (adijabatski Sunce). U tom slučaju plin se hladi na temperaturu T 2< T 1 .
Ohlađeni plin sada se može komprimirati izotermno na temperaturi T2. Da bi se to postiglo, mora se dovesti u kontakt s tijelom iste temperature T 2, tj. s hladnjakom ,
a plin komprimirati vanjskom silom. Međutim, u tom procesu plin se neće vratiti u prvobitno stanje - njegova temperatura će uvijek biti niža od T 1.
Stoga se izotermna kompresija dovodi do određenog međuvolumena V 2 '>V 1(izoterma CD). U tom slučaju plin predaje malo topline hladnjaku Q2, jednak radu kompresije koji se na njemu izvrši. Nakon toga plin se adijabatski komprimira na volumen V 1, u isto vrijeme njegova temperatura raste do T 1(adijabatski D.A.). Sada se plin vratio u svoje prvobitno stanje, u kojem je njegov volumen jednak V 1, temperatura - T1, pritisak - str 1, i ciklus se može ponovno ponoviti.
Dakle, na mjestu ABC plin radi (A > 0), i na mjestu CDA rad obavljen na plinu (A< 0).
Na nalazištima Sunce I OGLAS rad se vrši samo promjenom unutarnje energije plina. Od promjene unutarnje energije UBC = –UDA, tada je rad tijekom adijabatskih procesa jednak: ABC = –ADA. Posljedično, ukupni rad obavljen po ciklusu određen je razlikom u radu obavljenom tijekom izotermnih procesa (odjeljci AB I CD). Numerički, ovaj rad je jednak površini figure ograničene krivuljom ciklusa ABCD.
Samo dio količine topline zapravo se pretvara u koristan rad QT, primljen od grijača, jednako QT 1 – |QT 2 |. Dakle, u Carnotovom ciklusu koristan rad A = QT 1 – |QT 2 |.
Maksimalna učinkovitost idealnog ciklusa, kako je pokazao S. Carnot, može se izraziti u smislu temperature grijača (T 1) i hladnjak (T 2):
U stvarnim motorima nije moguće implementirati ciklus koji se sastoji od idealnih izotermnih i adijabatskih procesa. Stoga je učinkovitost ciklusa koji se provodi u stvarnim motorima uvijek manja od učinkovitosti Carnotovog ciklusa (pri istim temperaturama grijača i hladnjaka):
Formula pokazuje da što je viša temperatura grijača i niža temperatura hladnjaka, veća je učinkovitost motora.
Problem broj 703
Motor radi po Carnotovom ciklusu. Kako će se promijeniti učinkovitost toplinskog stroja ako se pri stalnoj temperaturi hladnjaka od 17 o C temperatura grijača poveća sa 127 na 447 o C?
Problem broj 525
Odredite stupanj djelovanja traktorskog motora kojemu je za rad od 1,9 × 107 J potrebno 1,5 kg goriva sa specifičnom toplinom izgaranja 4,2 · 107 J/kg.
Polaganje testa na računalu na temu.<Dodatak 4 > Rad s modelom toplinskog stroja.
« Fizika - 10. razred"
Za rješavanje problema potrebno je koristiti poznate izraze za određivanje učinkovitosti toplinskih strojeva i imati na umu da izraz (13.17) vrijedi samo za idealni toplinski stroj.
Zadatak 1.
U kotlu parnog stroja temperatura je 160 °C, a temperatura hladnjaka je 10 °C.
Koliki najveći rad teoretski može izvršiti stroj ako se u ložištu sagorijeva ugljen mase 200 kg sa specifičnom toplinom izgaranja 2,9 10 7 J/kg s djelotvornošću od 60 %?
Riješenje.
Maksimalan rad može obaviti idealan toplinski stroj koji radi prema Carnotovom ciklusu, čija je učinkovitost η = (T 1 - T 2)/T 1, gdje su T 1 i T 2 apsolutne temperature grijača i hladnjak. Za bilo koji toplinski motor, učinkovitost je određena formulom η = A/Q 1, gdje je A rad koji obavlja toplinski stroj, Q 1 je količina topline koju stroj primi od grijača.
Iz uvjeta problema jasno je da je Q 1 dio količine topline koja se oslobađa tijekom izgaranja goriva: Q 1 = η 1 mq.
Gdje je onda A = η 1 mq(1 - T 2 /T 1) = 1,2 10 9 J.
Zadatak 2.
Parni stroj snage N = 14,7 kW za 1 sat rada troši gorivo mase m = 8,1 kg, sa specifičnom toplinom izgaranja q = 3,3 10 7 J/kg.
Temperatura kotla 200 °C, hladnjaka 58 °C.
Odredite učinkovitost ovog stroja i usporedite je s učinkovitošću idealnog toplinskog stroja.
Riješenje.
Učinkovitost toplinskog stroja jednaka je omjeru obavljenog mehaničkog rada A i utrošene količine topline Qlt koja se oslobađa pri izgaranju goriva.
Količina topline Q 1 = mq.
Rad obavljen za isto vrijeme A = Nt.
Dakle, η = A/Q 1 = Nt/qm = 0,198, odnosno η ≈ 20%.
Za idealan toplinski stroj 
η < η ид.
Zadatak 3.
Idealan toplinski stroj s stupnjem djelovanja η radi u obrnutom ciklusu (sl. 13.15).
Kolika se najveća količina topline može oduzeti hladnjaku mehaničkim radom A?
Budući da rashladni stroj radi u obrnutom ciklusu, da bi toplina prešla s manje zagrijanog tijela na jače zagrijano, potrebno je da vanjske sile izvrše pozitivan rad.
Principski prikaz rashladnog stroja: hladnjaku se oduzima količina topline Q 2 , vrše rad vanjskih sila i količina topline Q 1 predaje se grijaču.
Stoga, 
Q 2 = Q 1 (1 - η), Q 1 = A/η.
Konačno, Q 2 = (A/η)(1 - η).
Izvor: “Fizika - 10. razred”, 2014., udžbenik Myakishev, Bukhovtsev, Sotsky
Osnove termodinamike. Toplinske pojave - Fizika, udžbenik za 10. razred - Razredna fizika
« Fizika - 10. razred"
Što je termodinamički sustav i koji parametri karakteriziraju njegovo stanje.
Navedite prvi i drugi zakon termodinamike.
Stvaranje teorije o toplinskim strojevima dovelo je do formulacije drugog zakona termodinamike.
Zalihe unutarnje energije u zemljinoj kori i oceanima mogu se smatrati praktički neograničenima. Ali za rješavanje praktičnih problema nije dovoljno imati rezerve energije. Također je potrebno moći koristiti energiju za pokretanje alatnih strojeva u tvornicama i tvornicama, vozila, traktora i drugih strojeva, za okretanje rotora generatora električne struje itd. Čovječanstvu su potrebni motori - uređaji sposobni za rad. Većina motora na Zemlji je toplinski strojevi.
Toplinski strojevi- to su uređaji koji pretvaraju unutarnju energiju goriva u mehanički rad.
Princip rada toplinskih strojeva.
Da bi motor mogao raditi, mora postojati razlika u tlaku s obje strane klipa motora ili lopatica turbine. Kod svih toplinskih strojeva ta se razlika tlakova postiže povećanjem temperature radna tekućina(plin) za stotine ili tisuće stupnjeva u usporedbi s temperaturom okoline. Ovo povećanje temperature događa se kada gorivo izgara.
Jedan od glavnih dijelova motora je posuda ispunjena plinom s pomičnim klipom. Radna tekućina svih toplinskih strojeva je plin koji prilikom širenja obavlja rad. Označimo početnu temperaturu radnog fluida (plina) s T 1 . Tu temperaturu u parnim turbinama ili strojevima postiže para u parnom kotlu. U motorima s unutarnjim izgaranjem i plinskim turbinama do porasta temperature dolazi dok gorivo izgara unutar samog motora. Temperatura T 1 naziva se temperatura grijača.
Uloga hladnjaka.
Tijekom rada plin gubi energiju i neizbježno se hladi na određenu temperaturu T2, koja je obično malo viša od temperature okoline. Zovu je temperatura hladnjaka. Hladnjak je atmosfera ili posebni uređaji za hlađenje i kondenzaciju otpadne pare - kondenzatori. U potonjem slučaju, temperatura hladnjaka može biti nešto niža od temperature okoline.
Dakle, u motoru radna tekućina tijekom ekspanzije ne može predati svu svoju unutarnju energiju za obavljanje rada. Dio topline neizbježno se prenosi u hladnjak (atmosferu) zajedno s otpadnom parom ili ispušnim plinovima iz motora s unutarnjim izgaranjem i plinskih turbina.
Ovaj dio unutarnje energije goriva se gubi. Toplinski stroj obavlja rad zahvaljujući unutarnjoj energiji radne tekućine. Štoviše, u tom se procesu toplina prenosi s toplijih tijela (grijač) na hladnija (hladnjak). Principski dijagram toplinskog stroja prikazan je na slici 13.13.
Radna tekućina motora prima od grijača tijekom izgaranja goriva količinu topline Q 1, vrši rad A" i predaje količinu topline hladnjaku Q 2< Q 1 .
Da bi motor mogao kontinuirano raditi, potrebno je vratiti radni fluid u početno stanje, pri kojem je temperatura radnog fluida jednaka T 1. Iz toga slijedi da motor radi prema periodički ponavljajućim zatvorenim procesima, ili, kako se kaže, u ciklusu.
Ciklus je niz procesa uslijed kojih se sustav vraća u početno stanje.
Koeficijent djelovanja (učinkovitosti) toplinskog stroja.
Nemogućnost potpunog pretvaranja unutarnje energije plina u rad toplinskih strojeva posljedica je nepovratnosti procesa u prirodi. Kad bi se toplina mogla spontano vratiti iz hladnjaka u grijač, tada bi se unutarnja energija mogla potpuno pretvoriti u koristan rad pomoću bilo kojeg toplinskog stroja. Drugi zakon termodinamike može se izraziti na sljedeći način:
Drugi zakon termodinamike:
Nemoguće je stvoriti perpetuum mobile druge vrste, koji bi toplinu u potpunosti pretvarao u mehanički rad.
Prema zakonu održanja energije, rad motora jednak je:
A" = Q 1 - |Q 2 |, (13.15)
gdje je Q 1 količina topline primljena od grijača, a Q2 količina topline predana hladnjaku.
Koeficijent učinkovitosti (učinkovitosti) toplinskog stroja je omjer rada "A" koji motor izvrši i količine topline primljene od grijača:
Budući da svi motori predaju određenu količinu topline hladnjaku, tada je η< 1.
Maksimalna vrijednost učinkovitosti toplinskih strojeva.
Zakoni termodinamike omogućuju izračunavanje najveće moguće učinkovitosti toplinskog stroja koji radi s grijačem na temperaturi T1 i hladnjakom na temperaturi T2, kao i određivanje načina povećanja.
Po prvi put je maksimalnu moguću učinkovitost toplinskog stroja izračunao francuski inženjer i znanstvenik Sadi Carnot (1796.-1832.) u svom djelu “Razmišljanja o pokretačkoj sili vatre i o strojevima koji mogu razviti tu silu” (1824. ).
Carnot je došao do idealnog toplinskog stroja s idealnim plinom kao radnim fluidom. Idealni Carnotov toplinski stroj radi na ciklusu koji se sastoji od dvije izoterme i dvije adijabate, a ti se procesi smatraju reverzibilnim (slika 13.14). Najprije se posuda s plinom dovede u kontakt s grijačem, plin se izotermno širi, vršeći pozitivan rad, na temperaturi T 1 i prima količinu topline Q 1.
Zatim se posuda toplinski izolira, plin se nastavlja adijabatski širiti, dok mu temperatura pada na temperaturu hladnjaka T 2. Nakon toga, plin dolazi u kontakt s hladnjakom; tijekom izotermne kompresije daje količinu topline Q 2 hladnjaku, komprimirajući se do volumena V 4< V 1 . Затем сосуд снова теплоизолируют, газ сжимается адиабатно до объёма V 1 и возвращается в первоначальное состояние. Для КПД этой машины было получено следующее выражение:
Kao što slijedi iz formule (13.17), učinkovitost Carnotovog stroja izravno je proporcionalna razlici u apsolutnim temperaturama grijača i hladnjaka.
Glavno značenje ove formule je da ukazuje na način povećanja učinkovitosti, za to je potrebno povećati temperaturu grijača ili sniziti temperaturu hladnjaka.
Svaki stvarni toplinski stroj koji radi s grijačem na temperaturi T1 i hladnjakom na temperaturi T2 ne može imati učinkovitost veću od one idealne toplinske mašine: 
Procesi koji čine ciklus pravog toplinskog stroja nisu reverzibilni.
Formula (13.17) daje teoretsku granicu za najveću vrijednost učinkovitosti toplinskih motora. To pokazuje da je toplinski stroj učinkovitiji što je veća temperaturna razlika između grijača i hladnjaka.
Samo pri temperaturi hladnjaka jednakoj apsolutnoj nuli η = 1. Osim toga, dokazano je da učinkovitost izračunata pomoću formule (13.17) ne ovisi o radnoj tvari.
Ali temperatura hladnjaka, čiju ulogu obično igra atmosfera, praktički ne može biti niža od temperature okolnog zraka. Možete povećati temperaturu grijača. Međutim, svaki materijal (krutina) ima ograničenu otpornost na toplinu ili otpornost na toplinu. Kada se zagrijava, postupno gubi elastična svojstva, a na dovoljno visokoj temperaturi se topi.
Sada su glavni napori inženjera usmjereni na povećanje učinkovitosti motora smanjenjem trenja njihovih dijelova, gubitaka goriva zbog nepotpunog izgaranja itd.
Za parnu turbinu, početna i konačna temperatura pare su približno sljedeće: T 1 - 800 K i T 2 - 300 K. Na ovim temperaturama maksimalna vrijednost učinkovitosti je 62% (imajte na umu da se učinkovitost obično mjeri kao postotak) . Stvarna vrijednost učinkovitosti zbog različitih vrsta gubitaka energije je približno 40%. Maksimalnu učinkovitost - oko 44% - postižu Dieselovi motori.
Zaštita okoliša.
Teško je zamisliti moderni svijet bez toplinskih motora. Oni su ti koji nam osiguravaju ugodan život. Toplinski motori pokreću vozila. Oko 80% električne energije, unatoč prisutnosti nuklearnih elektrana, proizvodi se pomoću toplinskih motora.
Međutim, tijekom rada toplinskih strojeva dolazi do neizbježnog onečišćenja okoliša. To je kontradikcija: s jedne strane, čovječanstvo svake godine treba sve više i više energije, čiji se glavni dio dobiva izgaranjem goriva, s druge strane, procesi izgaranja su neizbježno popraćeni zagađenjem okoliša.
Kada gorivo izgara, sadržaj kisika u atmosferi se smanjuje. Osim toga, sami produkti izgaranja tvore kemijske spojeve koji su štetni za žive organizme. Onečišćenje se događa ne samo na tlu, već iu zraku, budući da svaki let zrakoplova prati emisija štetnih nečistoća u atmosferu.
Jedna od posljedica rada motora je stvaranje ugljičnog dioksida koji apsorbira infracrveno zračenje s površine Zemlje, što dovodi do povećanja atmosferske temperature. To je takozvani efekt staklenika. Mjerenja pokazuju da temperatura atmosfere raste za 0,05 °C godišnje. Takav kontinuirani porast temperature može uzrokovati topljenje leda, što će pak dovesti do promjena razine vode u oceanima, odnosno do potapanja kontinenata.
Napomenimo još jednu negativnu točku kod korištenja toplinskih motora. Tako se ponekad voda iz rijeka i jezera koristi za hlađenje motora. Zagrijana voda se zatim vraća natrag. Povećanje temperature u vodenim tijelima narušava prirodnu ravnotežu; taj se fenomen naziva toplinsko onečišćenje.
Za zaštitu okoliša naširoko se koriste različiti filtri za čišćenje koji sprječavaju ispuštanje štetnih tvari u atmosferu, a dizajn motora se poboljšava. Kontinuirano se usavršava gorivo koje pri izgaranju proizvodi manje štetnih tvari, kao i tehnologija njegovog izgaranja. Aktivno se razvijaju alternativni izvori energije koji koriste vjetar, sunčevo zračenje i nuklearnu energiju. Već se proizvode vozila na električni i solarni pogon.
