Issiqlik dvigateli - bu issiqlik energiyasi manbai yordamida ishni bajaradigan vosita.
Issiqlik energiyasi ( Isitgich Q) manbadan dvigatelga o'tkaziladi va dvigatel olingan energiyaning bir qismini ishni bajarish uchun sarflaydi V, sarflanmagan energiya ( muzlatgich Q) muzlatgichga yuboriladi, uning roli, masalan, atrofdagi havo bilan o'ynashi mumkin. Issiqlik dvigateli faqat sovutgichning harorati isitgichning haroratidan past bo'lsa ishlashi mumkin.
Issiqlik dvigatelining ishlash koeffitsientini (COP) quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin: Samaradorlik = W/Q ng.
Barcha issiqlik energiyasi ishga aylantirilsa, samaradorlik = 1 (100%). Hech qanday issiqlik energiyasi ishga aylantirilmasa, samaradorlik = 0 (0%).
Haqiqiy issiqlik dvigatelining samaradorligi 0 dan 1 gacha; samaradorlik qanchalik yuqori bo'lsa, vosita shunchalik samarali bo'ladi.
Q x /Q ng = T x /T ng Samaradorlik = 1-(Q x /Q ng) Samaradorlik = 1-(T x /T ng)
Mutlaq nol (T=0K) haroratga erishish mumkin emasligini bildiruvchi termodinamikaning uchinchi qonunini ko‘rib chiqsak, Tx har doim >0 bo‘lganligi sababli, samaradorligi=1 bo‘lgan issiqlik mashinasini ishlab chiqish mumkin emas, deyishimiz mumkin.
Isitgichning harorati qanchalik baland bo'lsa va muzlatgichning harorati past bo'lsa, issiqlik dvigatelining samaradorligi shunchalik yuqori bo'ladi.
Dvigatel tomonidan bajariladigan ish:
Bu jarayon birinchi marta frantsuz muhandisi va olimi N. L. S. Karno tomonidan 1824 yilda "Olovning harakatlantiruvchi kuchi va bu kuchni rivojlantirishga qodir bo'lgan mashinalar haqida fikr" kitobida ko'rib chiqilgan.
Karno tadqiqotining maqsadi o'sha davrdagi issiqlik dvigatellarining nomukammalligi sabablarini aniqlash (ularning samaradorligi ≤ 5% bo'lgan) va ularni yaxshilash yo'llarini topish edi.
Karno sikli eng samarali hisoblanadi. Uning samaradorligi maksimal.
Rasmda tsiklning termodinamik jarayonlari ko'rsatilgan. Izotermik kengayish paytida (1-2) haroratda T 1 , ish isitgichning ichki energiyasining o'zgarishi, ya'ni gazni issiqlik bilan ta'minlash tufayli amalga oshiriladi. Q:
A 12 = Q 1 ,
Siqilishdan oldin gazni sovutish (3-4) adiabatik kengayish paytida (2-3) sodir bo'ladi. Ichki energiyaning o'zgarishi DU 23 adiabatik jarayon davomida ( Q = 0) butunlay mexanik ishga aylantiriladi:
A 23 = -DU 23 ,
Adiyabatik kengayish natijasida gaz harorati (2-3) muzlatgich haroratiga tushadi. T 2 < T 1 . Jarayonda (3-4) gaz izotermik tarzda siqilib, issiqlik miqdori muzlatgichga o'tkaziladi. Q 2:
A 34 = Q 2,
Tsikl adiabatik siqilish (4-1) jarayoni bilan tugaydi, bunda gaz haroratgacha qizdiriladi. T 1.
Karno sikli bo'yicha ideal gazli issiqlik dvigatellarining maksimal samaradorlik qiymati:
.
Formulaning mohiyati tasdiqlanganda ifodalangan BILAN. Karno teoremasi har qanday issiqlik dvigatelining samaradorligi isitgich va muzlatgichning bir xil haroratida amalga oshirilgan Karno siklining samaradorligidan oshmasligi kerak.
Mavzu: “Issiqlik dvigatelining ishlash printsipi. Eng yuqori samaradorlikka ega termal dvigatel."
Shakl: Kompyuter texnologiyasidan foydalangan holda qo'shma dars.
Maqsadlar:
Dars rejasi.
Yo'q. |
Savollar |
Vaqt |
| 1 | Zamonaviy sharoitda issiqlik dvigatellaridan foydalanish zarurligini ko'rsating. | |
| 2 | "Issiqlik dvigateli" tushunchasini takrorlash. Issiqlik dvigatellarining turlari: ichki yonuv dvigatellari (karbyurator, dizel), bug' va gaz turbinalari, turbojet va raketa dvigatellari. | |
| 3 | Yangi nazariy materialni tushuntirish. Issiqlik dvigatelining sxemasi va tuzilishi, ishlash printsipi, samaradorligi. Karno sikli, ideal issiqlik mashinasi, uning samaradorligi. Haqiqiy va ideal issiqlik dvigatelining samaradorligini taqqoslash. |
|
| 4 | 703-sonli masala yechimi (Stepanova), 525-son (Bendrikov). | |
| 5 | Issiqlik dvigateli modeli bilan ishlash. |
|
| 6 | Xulosa qilish. Uy vazifasi § 33, muammolar No 700 va No 697 (Stepanova) |
Nazariy material
Qadim zamonlardan beri inson jismoniy kuchdan ozod bo'lishni yoki biror narsani harakatga keltirganda uni engillashtirishni, ko'proq kuch va tezlikka ega bo'lishni xohlaydi.
Samolyot gilamlari, yetti liga etiklari va odamni tayoq to'lqini bilan uzoq mamlakatlarga olib boradigan sehrgarlar haqida afsonalar yaratilgan. Og'ir yuklarni ko'tarishda odamlar aravalarni ixtiro qildilar, chunki uni aylantirish osonroq. Keyin ular hayvonlarni - ho'kizlarni, bug'ularni, itlarni va eng muhimi otlarni moslashtirdilar. Arava va aravalar shunday paydo bo'ldi. Vagonlarda odamlar qulaylikni izlashdi, ularni tobora yaxshilashdi.
Odamlarning tezlikni oshirishga intilishi transport taraqqiyoti tarixidagi voqealarning o'zgarishini ham tezlashtirdi. Yunoncha "avtos" - "o'zi" va lotincha "mobilis" - "mobil" dan Evropa tillarida "o'ziyurar", so'zma-so'z "avtomobil" sifatlari shakllangan.
Bu soatlarga, avtomatik qo'g'irchoqlarga, barcha turdagi mexanizmlarga, umuman olganda, insonning "davomi", "yaxshilanishi" ga o'ziga xos qo'shimcha bo'lib xizmat qilgan hamma narsaga tegishli edi. 18-asrda ular ishchi kuchini bug' kuchi bilan almashtirishga harakat qilishdi va "avtomobil" atamasini izsiz aravalarga qo'llashdi.
Nima uchun avtomobil yoshi 1885-1886 yillarda ixtiro qilingan va qurilgan ichki yonuv dvigatelli birinchi "benzinli avtomobillar" dan boshlangan? Bug 'va akkumulyator (elektr) ekipajlari haqida unutgandek. Gap shundaki, ichki yonuv dvigateli transport texnologiyasida haqiqiy inqilobni amalga oshirdi. Uzoq vaqt davomida u avtomobil g'oyasiga eng mos keladigan bo'lib chiqdi va shuning uchun uzoq vaqt davomida o'zining ustun mavqeini saqlab qoldi. Bugungi kunda jahon avtomobil transportining 99,9% dan ortig'i ichki yonuv dvigatelli transport vositalarining ulushiga to'g'ri keladi.<1-ilova >
Issiqlik dvigatelining asosiy qismlari
Zamonaviy texnologiyada mexanik energiya asosan yoqilg'ining ichki energiyasidan olinadi. Ichki energiya mexanik energiyaga aylanadigan qurilmalar issiqlik dvigatellari deb ataladi.<2-ilova >
Isitgich deb ataladigan qurilmada yoqilg'ini yoqish orqali ishni bajarish uchun siz gaz isitiladigan va kengaytiriladigan va pistonni harakatga keltiradigan silindrdan foydalanishingiz mumkin.<3-ilova > Kengayish natijasida pistonning harakatlanishiga olib keladigan gazga ishchi suyuqlik deyiladi. Gaz kengayadi, chunki uning bosimi tashqi bosimdan yuqori. Ammo gazning kengayishi bilan uning bosimi pasayadi va ertami-kechmi u tashqi bosimga teng bo'ladi. Keyin gazning kengayishi tugaydi va u ishni to'xtatadi.
Issiqlik dvigatelining ishlashi to'xtamasligi uchun nima qilish kerak? Dvigatelning uzluksiz ishlashi uchun piston gazni kengaytirgandan so'ng, har safar o'zining dastlabki holatiga qaytib, gazni dastlabki holatiga keltirishi kerak. Gazni siqish faqat tashqi kuch ta'sirida sodir bo'lishi mumkin, bu holda u ishlaydi (bu holda gaz bosimi kuchi salbiy ishlaydi). Shundan so'ng, gazni kengaytirish va siqish jarayonlari yana sodir bo'lishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, issiqlik dvigatelining ishlashi vaqti-vaqti bilan takrorlanadigan kengayish va siqilish jarayonlaridan (tsikllardan) iborat bo'lishi kerak.
1-rasmda gazni kengaytirish jarayonlari grafik ko'rsatilgan (chiziq AB) va asl hajmgacha siqish (chiziq CD). Kengayish paytida gazning ishi ijobiy ( AF > 0 ABEF. Siqish paytida gazning ishi manfiy (chunki A.F.< 0
) va son jihatdan rasmning maydoniga teng CDEF. Ushbu tsikl uchun foydali ish son jihatdan egri chiziqlar ostidagi maydonlardagi farqga teng AB Va CD(rasmda soyali).
Isitgich, ishchi suyuqlik va muzlatgichning mavjudligi har qanday issiqlik dvigatelining uzluksiz tsiklik ishlashi uchun asosiy shartdir.
Issiqlik dvigatelining samaradorligi
Ishchi suyuqlik isitish moslamasidan ma'lum miqdorda Q 1 issiqlikni qabul qilib, |Q2| moduli bo'yicha teng bo'lgan bu issiqlik miqdorining bir qismini muzlatgichga beradi. Shuning uchun, bajarilgan ish bundan ortiq bo'lishi mumkin emas A = Q 1 - |Q 2 |. Bu ishning isitgichdan kengayadigan gaz tomonidan olingan issiqlik miqdoriga nisbati deyiladi samaradorlik issiqlik dvigateli:
Yopiq siklda ishlaydigan issiqlik dvigatelining samaradorligi har doim birdan kam. Issiqlik energetikasining vazifasi samaradorlikni imkon qadar yuqori qilish, ya'ni ish ishlab chiqarish uchun isitgichdan olingan issiqlikni iloji boricha ko'proq ishlatishdir. Bunga qanday erishish mumkin?
Birinchi marta izoterm va adiabatlardan tashkil topgan eng mukammal siklik jarayonni 1824 yilda fransuz fizigi va muhandisi S.Karno taklif qilgan.
Karno sikli.
Faraz qilaylik, gaz silindrda bo'lib, uning devorlari va pistoni issiqlik o'tkazmaydigan materialdan, pastki qismi esa yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan materialdan yasalgan. Gaz egallagan hajm ga teng V 1.
Tsilindrni isitgich bilan aloqa qilaylik (2-rasm) va gazga izotermik kengayish va ish qilish imkoniyatini beramiz. . Gaz isitgichdan ma'lum miqdorda issiqlik oladi Q 1. Bu jarayon grafik ravishda izoterm (egri chiziq) bilan ifodalanadi AB).
Gaz hajmi ma'lum bir qiymatga teng bo'lganda V 1'< V 2 ,
silindrning pastki qismi isitgichdan ajratilgan ,
Shundan so'ng gaz adiabatik ravishda hajmgacha kengayadi V 2, silindrdagi pistonning mumkin bo'lgan maksimal zarbasiga mos keladi (adiabatik Quyosh). Bunday holda, gaz haroratgacha sovutiladi T 2< T 1 .
Sovutilgan gaz endi haroratda izotermik tarzda siqilishi mumkin T2. Buning uchun uni bir xil haroratga ega bo'lgan tana bilan aloqa qilish kerak T 2, ya'ni muzlatgich bilan ,
va gazni tashqi kuch bilan siqib chiqaradi. Biroq, bu jarayonda gaz asl holatiga qaytmaydi - uning harorati har doim undan past bo'ladi T 1.
Shuning uchun izotermik siqilish ma'lum bir oraliq hajmga keltiriladi V 2 '>V 1(izoterm CD). Bunday holda, gaz sovutgichga bir oz issiqlik beradi Q2, uning ustida bajarilgan siqilish ishiga teng. Shundan so'ng, gaz adiabatik tarzda bir hajmgacha siqiladi V 1, bir vaqtning o'zida uning harorati ko'tariladi T 1(adiabatik D.A.). Endi gaz asl holatiga qaytdi, uning hajmi V 1 ga teng, harorat - T1, bosim - p 1, va tsikl yana takrorlanishi mumkin.
Shunday qilib, saytda ABC gaz ishlaydi (A > 0), va saytda CDA gaz ustida bajarilgan ishlar (A< 0).
Saytlarda Quyosh Va AD ish faqat gazning ichki energiyasini o'zgartirish orqali amalga oshiriladi. Ichki energiyaning o'zgarishidan beri UBC = -UDA, u holda adiabatik jarayonlardagi ish teng bo'ladi: ABC = –ADA. Binobarin, bir tsiklda bajarilgan umumiy ish izotermik jarayonlarda bajarilgan ishlarning farqi bilan aniqlanadi (bo'limlar). AB Va CD). Raqamli ravishda, bu ish tsiklning egri chizig'i bilan chegaralangan raqam maydoniga teng A B C D.
Issiqlik miqdorining faqat bir qismi aslida foydali ishga aylanadi QT, isitgichdan olingan, teng QT 1 – |QT 2 |. Shunday qilib, Karno siklida foydali ish A = QT 1 – |QT 2 |.
S. Karno ko'rsatgan ideal siklning maksimal samaradorligini isitgich harorati bilan ifodalash mumkin. (T 1) va muzlatgich (T 2):
Haqiqiy dvigatellarda ideal izotermik va adiabatik jarayonlardan iborat tsiklni amalga oshirish mumkin emas. Shuning uchun haqiqiy dvigatellarda amalga oshiriladigan tsiklning samaradorligi har doim Carnot tsiklining samaradorligidan past bo'ladi (isitgichlar va muzlatgichlarning bir xil haroratlarida):
Formula shuni ko'rsatadiki, isitgich harorati qanchalik baland bo'lsa va muzlatgich harorati qanchalik past bo'lsa, vosita samaradorligi shunchalik yuqori bo'ladi.
Muammo № 703
Dvigatel Carnot sikli bo'yicha ishlaydi. Sovutgichning doimiy harorati 17 o C bo'lsa, isitish moslamasining harorati 127 dan 447 o C gacha oshirilsa, issiqlik dvigatelining samaradorligi qanday o'zgaradi?
Muammo № 525
1,9 × 107 J ishni bajarish uchun solishtirma yonish issiqligi 4,2 · 107 J/kg bo‘lgan 1,5 kg yonilg‘i kerak bo‘lgan traktor dvigatelining samaradorligini aniqlang.
Mavzu bo'yicha kompyuter testini topshirish.<4-ilova > Issiqlik dvigateli modeli bilan ishlash.
« Fizika - 10-sinf"
Masalalarni yechish uchun issiqlik mashinalarining samaradorligini aniqlash uchun ma'lum iboralardan foydalanish kerak va (13.17) ifoda faqat ideal issiqlik mashinasi uchun amal qilishini yodda tutish kerak.
Vazifa 1.
Bug 'dvigatelining qozonida harorat 160 ° C, muzlatgichning harorati esa 10 ° C.
Og'irligi 200 kg bo'lgan, solishtirma yonish issiqligi 2,9 10 7 J/kg bo'lgan ko'mir 60% ga teng bo'lgan o'choqda yondirilsa, mashina nazariy jihatdan maksimal qancha ishni bajarishi mumkin?
Yechim.
Maksimal ishni Karno sikli bo'yicha ishlaydigan ideal issiqlik mashinasi bajarishi mumkin, uning samaradorligi ē = (T 1 - T 2) / T 1, bu erda T 1 va T 2 isitgichning mutlaq harorati va. muzlatgich. Har qanday issiqlik mashinasi uchun samaradorlik ē = A/Q 1 formulasi bilan aniqlanadi, bu erda A - issiqlik mashinasi tomonidan bajariladigan ish, Q 1 - isitish moslamasidan mashina tomonidan qabul qilingan issiqlik miqdori.
Masala shartlaridan ma’lum bo‘ladiki, Q 1 yonilg‘i yonishida ajralib chiqadigan issiqlik miqdorining bir qismidir: Q 1 = ē 1 mq.
U holda A = ē 1 mq(1 - T 2 /T 1) = 1,2 10 9 J qayerda bo'ladi.
Vazifa 2.
N = 14,7 kVt quvvatga ega bo'lgan bug 'dvigatelining 1 soatlik ishiga m = 8,1 kg og'irlikdagi yoqilg'i sarflanadi, o'ziga xos yonish issiqligi q = 3,3 10 7 J / kg.
Qozon harorati 200 °C, muzlatgich 58 °C.
Ushbu mashinaning samaradorligini aniqlang va uni ideal issiqlik dvigatelining samaradorligi bilan taqqoslang.
Yechim.
Issiqlik dvigatelining samaradorligi tugallangan mexanik ish A ning yoqilg'i yonishi paytida chiqarilgan Qlt issiqlik miqdoriga nisbatiga teng.
Issiqlik miqdori Q 1 = mq.
Bir vaqtning o'zida bajarilgan ish A = Nt.
Shunday qilib, ē = A/Q 1 = Nt/qm = 0,198 yoki ē ≈ 20%.
Ideal issiqlik dvigateli uchun 
η < η ид.
Vazifa 3.
Samaradorlik ē bo'lgan ideal issiqlik mashinasi teskari siklda ishlaydi (13.15-rasm).
Mexanik A ishni bajarish orqali muzlatgichdan maksimal qancha issiqlik olinadi?
Sovutgich mashinasi teskari aylanishda ishlaganligi sababli, issiqlikni kamroq isitiladigan jismdan ko'proq isitiladigan tanaga o'tkazish uchun tashqi kuchlar ijobiy ish qilishlari kerak.
Sovutgich mashinasining sxematik diagrammasi: muzlatgichdan issiqlik miqdori Q 2 olinadi, ish tashqi kuchlar tomonidan bajariladi va issiqlik miqdori Q 1 isitgichga o'tkaziladi.
Demak, 
Q 2 = Q 1 (1 - ē), Q 1 = A/ē.
Nihoyat, Q 2 = (A/ē)(1 - ē).
Manba: “Fizika - 10-sinf”, 2014 yil, darslik Myakishev, Buxovtsev, Sotskiy
Termodinamikaning asoslari. Issiqlik hodisalari - Fizika, 10-sinf uchun darslik - Sinf fizikasi
« Fizika - 10-sinf"
Termodinamik tizim nima va uning holatini qanday parametrlar xarakterlaydi.
Termodinamikaning birinchi va ikkinchi qonunlarini ayting.
Aynan issiqlik dvigatellari nazariyasining yaratilishi termodinamikaning ikkinchi qonunini shakllantirishga olib keldi.
Er qobig'i va okeanlardagi ichki energiya zahiralarini amalda cheksiz deb hisoblash mumkin. Ammo amaliy muammolarni hal qilish uchun energiya zaxiralariga ega bo'lish etarli emas. Shuningdek, energiyadan zavod va fabrikalarda dastgoh asboblarini, transport vositalarini, traktorlarni va boshqa mashinalarni harakatga keltirish, elektr tokini generatorlari rotorlarini aylantirish va boshqalar uchun energiyadan foydalanishni bilish kerak. Erdagi dvigatellarning aksariyati issiqlik dvigatellari.
Issiqlik dvigatellari- bu yoqilg'ining ichki energiyasini mexanik ishga aylantiruvchi qurilmalar.
Issiqlik dvigatellarining ishlash printsipi.
Dvigatelning ishlashi uchun dvigatel pistonining yoki turbinaning har ikki tomonida bosim farqi bo'lishi kerak. Barcha issiqlik dvigatellarida bu bosim farqiga haroratni oshirish orqali erishiladi ishlaydigan suyuqlik(gaz) atrof-muhit haroratiga nisbatan yuzlab yoki minglab darajaga. Bu harorat oshishi yoqilg'i yoqilganda sodir bo'ladi.
Dvigatelning asosiy qismlaridan biri harakatlanuvchi pistonli gaz bilan to'ldirilgan idishdir. Barcha issiqlik dvigatellarining ishchi suyuqligi gaz bo'lib, u kengayish vaqtida ishlaydi. Ishchi suyuqlikning (gazning) boshlang'ich haroratini T 1 bilan belgilaymiz. Bug 'turbinalari yoki mashinalaridagi bu haroratga bug' qozonidagi bug' orqali erishiladi. Ichki yonish dvigatellari va gaz turbinalarida harorat ko'tarilishi dvigatelning o'zida yoqilg'ining yonishi natijasida sodir bo'ladi. Harorat T 1 deyiladi isitgich harorati.
Sovutgichning roli.
Ish bajarilganda, gaz energiyani yo'qotadi va muqarrar ravishda ma'lum bir harorat T2 ga soviydi, bu odatda atrof-muhit haroratidan biroz yuqoriroqdir. Uni chaqirishadi muzlatgich harorati. Sovutgich - bu atmosfera yoki chiqindi bug'ni sovutish va kondensatsiyalash uchun maxsus qurilmalar - kondansatörler. Ikkinchi holda, muzlatgichning harorati atrof-muhit haroratidan bir oz pastroq bo'lishi mumkin.
Shunday qilib, dvigatelda kengayish vaqtida ishlaydigan suyuqlik ish bajarish uchun barcha ichki energiyasidan voz kecha olmaydi. Issiqlikning bir qismi muqarrar ravishda ichki yonuv dvigatellari va gaz turbinalaridan chiqindi bug 'yoki chiqindi gazlari bilan birga muzlatgichga (atmosferaga) o'tkaziladi.
Yoqilg'ining ichki energiyasining bu qismi yo'qoladi. Issiqlik dvigateli ishlaydigan suyuqlikning ichki energiyasi tufayli ishni bajaradi. Bundan tashqari, bu jarayonda issiqlik issiqroq jismlardan (isitgich) sovuqroqlarga (muzlatgich) o'tkaziladi. Issiqlik dvigatelining sxematik diagrammasi 13.13-rasmda keltirilgan.
Dvigatelning ishchi suyuqligi yoqilg'i yonishi paytida isitgichdan Q 1 issiqlik miqdorini oladi, A" ni bajaradi va issiqlik miqdorini muzlatgichga o'tkazadi. Q 2< Q 1 .
Dvigatelning uzluksiz ishlashi uchun ishchi suyuqlikni dastlabki holatiga qaytarish kerak, bunda ishchi suyuqlikning harorati T 1 ga teng. Bundan kelib chiqadiki, vosita vaqti-vaqti bilan takrorlanadigan yopiq jarayonlarga muvofiq yoki ular aytganidek, tsiklda ishlaydi.
Velosiped tizimning dastlabki holatiga qaytishi natijasida bir qator jarayonlardir.
Issiqlik dvigatelining ishlash koeffitsienti (samaradorligi).
Gazning ichki energiyasini issiqlik dvigatellari ishiga to'liq aylantirishning mumkin emasligi tabiatdagi jarayonlarning qaytarilmasligi bilan bog'liq. Agar issiqlik sovutgichdan isitgichga o'z-o'zidan qaytishi mumkin bo'lsa, u holda ichki energiya har qanday issiqlik dvigateli tomonidan to'liq foydali ishga aylantirilishi mumkin edi. Termodinamikaning ikkinchi qonuni quyidagicha ifodalanishi mumkin:
Termodinamikaning ikkinchi qonuni:
Issiqlikni butunlay mexanik ishga aylantiradigan ikkinchi turdagi doimiy harakat mashinasini yaratish mumkin emas.
Energiyaning saqlanish qonuniga ko'ra, dvigatel bajargan ish quyidagilarga teng:
A" = Q 1 - |Q 2 |, (13.15)
Bu erda Q 1 - isitgichdan olingan issiqlik miqdori, Q2 - muzlatgichga berilgan issiqlik miqdori.
Issiqlik dvigatelining ishlash koeffitsienti (samaradorligi) dvigatel tomonidan bajarilgan "A" ishining isitgichdan olingan issiqlik miqdoriga nisbati:
Barcha dvigatellar sovutgichga ma'lum miqdorda issiqlik o'tkazganligi sababli, ē< 1.
Issiqlik dvigatellarining maksimal samaradorlik qiymati.
Termodinamika qonunlari T1 haroratda isitkich va T2 haroratda sovutgich bilan ishlaydigan issiqlik dvigatelining maksimal mumkin bo'lgan samaradorligini hisoblash, shuningdek, uni oshirish yo'llarini aniqlash imkonini beradi.
Birinchi marta issiqlik dvigatelining mumkin bo'lgan maksimal samaradorligini frantsuz muhandisi va olimi Sadi Karno (1796-1832) o'zining "Olovning harakatlantiruvchi kuchi va bu kuchni rivojlantirishga qodir bo'lgan mashinalar haqida fikr" asarida hisoblab chiqdi (1824). ).
Karno ishlaydigan suyuqlik sifatida ideal gazga ega bo'lgan ideal issiqlik dvigatelini yaratdi. Ideal Karno issiqlik mashinasi ikkita izoterm va ikkita adiabatdan iborat siklda ishlaydi va bu jarayonlar teskari deb hisoblanadi (13.14-rasm). Birinchidan, gaz bo'lgan idish isitgich bilan aloqa qiladi, gaz T 1 haroratda ijobiy ish qilib, izotermik ravishda kengayadi va u Q 1 issiqlik miqdorini oladi.
Keyin idish termal izolyatsiyalanadi, gaz adiabatik ravishda kengayishda davom etadi, uning harorati T 2 muzlatgichining haroratiga tushadi. Shundan so'ng, gaz muzlatgich bilan aloqa qiladi, izotermik siqish paytida u sovutgichga Q 2 issiqlik miqdorini beradi va V 4 hajmgacha siqiladi.< 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:
Formuladan (13.17) kelib chiqqan holda, Carnot mashinasining samaradorligi isitgich va muzlatgichning mutlaq haroratlari farqiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.
Ushbu formulaning asosiy ahamiyati shundaki, u samaradorlikni oshirish yo'lini ko'rsatadi, buning uchun isitgichning haroratini oshirish yoki muzlatgichning haroratini pasaytirish kerak.
T1 haroratdagi isitgich va T2 haroratdagi sovutgich bilan ishlaydigan har qanday haqiqiy issiqlik dvigatelining samaradorligi ideal issiqlik dvigatelidan yuqori bo'lishi mumkin emas: 
Haqiqiy issiqlik dvigatelining aylanishini tashkil etuvchi jarayonlar qaytarilmaydi.
Formula (13.17) issiqlik dvigatellarining maksimal rentabellik qiymatining nazariy chegarasini beradi. Bu shuni ko'rsatadiki, issiqlik dvigateli samaraliroq bo'lsa, isitgich va muzlatgich o'rtasidagi harorat farqi qanchalik katta bo'lsa.
Mutlaq nolga teng bo'lgan muzlatgich haroratidagina ē = 1. Bundan tashqari, (13.17) formula yordamida hisoblangan samaradorlik ishchi moddaga bog'liq emasligi isbotlangan.
Ammo odatda atmosfera rolini o'ynaydigan muzlatgichning harorati deyarli atrofdagi havo haroratidan past bo'lishi mumkin emas. Isitgichning haroratini oshirishingiz mumkin. Biroq, har qanday material (qattiq) cheklangan issiqlik qarshiligiga yoki issiqlikka chidamliligiga ega. Qizdirilganda, u asta-sekin elastik xususiyatlarini yo'qotadi va etarlicha yuqori haroratda eriydi.
Endi muhandislarning asosiy sa'y-harakatlari dvigatellarning ishqalanishini, to'liq yonmaslik natijasida yonilg'i yo'qotishlarini va boshqalarni kamaytirish orqali dvigatellarning samaradorligini oshirishga qaratilgan.
Bug 'turbinasi uchun bug'ning boshlang'ich va oxirgi harorati taxminan quyidagicha: T 1 - 800 K va T 2 - 300 K. Bu haroratlarda maksimal samaradorlik qiymati 62% ni tashkil qiladi (esda tutingki, samaradorlik odatda foiz sifatida o'lchanadi). . Har xil turdagi energiya yo'qotishlari tufayli haqiqiy samaradorlik qiymati taxminan 40% ni tashkil qiladi. Maksimal samaradorlik - taxminan 44% - dizel dvigatellari tomonidan erishiladi.
Atrof muhitni muhofaza qilish.
Zamonaviy dunyoni issiqlik dvigatellarisiz tasavvur qilish qiyin. Ular bizni farovon hayot bilan ta'minlovchilardir. Issiqlik dvigatellari transport vositalarini boshqaradi. Atom elektr stansiyalari mavjudligiga qaramay, elektr energiyasining 80% ga yaqini issiqlik dvigatellari yordamida ishlab chiqariladi.
Biroq, issiqlik dvigatellarining ishlashi paytida atrof-muhitning muqarrar ifloslanishi sodir bo'ladi. Bu qarama-qarshilik: bir tomondan, insoniyat har yili ko'proq va ko'proq energiya talab qiladi, uning asosiy qismi yoqilg'ining yonishi orqali olinadi, boshqa tomondan, yonish jarayonlari muqarrar ravishda atrof-muhitning ifloslanishi bilan birga keladi.
Yoqilg'i yoqilganda, atmosferadagi kislorod miqdori kamayadi. Bundan tashqari, yonish mahsulotlarining o'zi tirik organizmlar uchun zararli kimyoviy birikmalar hosil qiladi. Ifloslanish nafaqat erda, balki havoda ham sodir bo'ladi, chunki har qanday samolyot parvozi atmosferaga zararli aralashmalarning chiqishi bilan birga keladi.
Dvigatellarning oqibatlaridan biri karbonat angidridning hosil bo'lishi bo'lib, u Yer yuzasidan infraqizil nurlanishni o'zlashtiradi, bu esa atmosfera haroratining oshishiga olib keladi. Bu issiqxona effekti deb ataladi. O'lchovlar shuni ko'rsatadiki, atmosfera harorati yiliga 0,05 ° C ga ko'tariladi. Haroratning bunday uzluksiz ko'tarilishi muzning erishiga olib kelishi mumkin, bu esa, o'z navbatida, okeanlardagi suv sathining o'zgarishiga, ya'ni qit'alarni suv bosishiga olib keladi.
Issiqlik dvigatellaridan foydalanishda yana bir salbiy jihatga e'tibor qaratamiz. Shunday qilib, ba'zida dvigatellarni sovutish uchun daryolar va ko'llar suvi ishlatiladi. Keyin isitiladigan suv yana qaytariladi. Suv havzalarida haroratning oshishi tabiiy muvozanatni buzadi, bu hodisa termal ifloslanish deb ataladi.
Atrof-muhitni muhofaza qilish uchun zararli moddalarning atmosferaga chiqishiga yo'l qo'ymaslik uchun turli xil tozalash filtrlari keng qo'llaniladi va dvigatel konstruktsiyalari takomillashtirilmoqda. Yonish jarayonida kamroq zararli moddalar ishlab chiqaradigan yoqilg'ining doimiy takomillashuvi, shuningdek, uning yonish texnologiyasi mavjud. Shamol, quyosh radiatsiyasi va yadro energiyasidan foydalanadigan muqobil energiya manbalari faol rivojlanmoqda. Elektr va quyosh energiyasi bilan ishlaydigan avtomobillar allaqachon ishlab chiqarilmoqda.
