Question

Почему идеального теплового двигателя в реальности быть не может? Какие превращения энергии происходят в тепловых двигателях? Перечисли части ДВС? Как связана формулировка второго закона термодинамики с необратимостью тепловых процессов? Вся ли энергия, выделившаяся при сгорании топлива, переходит в механическую работу? С чем связаны потери энергии в тепловых двигателях?

Answer 1

Ответ:

Сорян за почерк, надеюсь будет понятно

Answer 2

Идеального теплового двигателя в реальности быть не может из-за нескольких причин:

1. Второй закон термодинамики: В соответствии с вторым законом термодинамики, невозможно создать устройство, которое будет работать без потерь исключительно на тепловой энергии и превращать ее полностью в механическую работу. Вся система всегда будет иметь потери энергии в виде теплового излучения, трения, деформации и других необратимых процессов.

2. Эффективность: Реальные тепловые двигатели, такие как двигатели внутреннего сгорания (ДВС), имеют ограниченную эффективность из-за потерь, связанных с нагревом и охлаждением, трением в подшипниках, сопротивлением воздуха и многими другими факторами. Их эффективность всегда меньше 100%.

3. Термодинамические циклы: Реальные тепловые двигатели работают на основе определенных термодинамических циклов, таких как цикл Отто для бензиновых ДВС или цикл Джоуля-Томсона для газовых турбин. В этих циклах существуют неизбежные потери энергии.

Превращения энергии, происходящие в тепловых двигателях, могут быть описаны следующим образом:

1. Подача тепловой энергии: Тепловой двигатель получает тепловую энергию от источника, такого как сгорание топлива.

2. Преобразование тепловой энергии в механическую работу: Часть тепловой энергии преобразуется в механическую работу, которая используется для приведения в движение механических частей двигателя.

3. Потери тепловой энергии: Часть тепловой энергии теряется в виде тепла из-за трения, нагрева среды, теплового излучения и других необратимых процессов.

Части двигателя внутреннего сгорания (ДВС) включают:

1. Поршень: Двигатель имеет один или несколько поршней, которые двигаются вверх и вниз в цилиндрах.

2. Цилиндр: Поршень двигается внутри цилиндра, и здесь происходит сжатие и расширение рабочей среды (обычно смесь топлива и воздуха).

3. Система зажигания (в бензиновых ДВС) или система впрыска (в дизельных ДВС): Ответственна за подачу топлива в цилиндры и создание условий для сгорания.

4. Коленчатый вал: Преобразует линейное движение поршня во вращательное движение.

5. Система охлаждения и смазки: Охлаждает двигатель и смазывает его механические части для уменьшения износа.

Связь формулировки второго закона термодинамики с необратимостью тепловых процессов заключается в том, что второй закон утверждает, что в естественных тепловых процессах энтропия всегда увеличивается. Это означает, что процессы, в которых энергия преобразуется из одной формы в другую, не могут быть полностью обратимыми. В тепловых двигателях, например, часть тепловой энергии всегда теряется в виде тепла из-за неизбежных потерь, и этот процесс невозможно обратить.

Нет, не вся энергия, выделившаяся при сгорании топлива, переходит в механическую работу. Как уже упомянуто, часть тепловой энергии теряется в виде тепла и других видов потерь. Таким образом, чистая механическая работа, совершенная тепловым двигателем, всегда меньше общей тепловой энергии, полученной из источника.

Потери энергии в тепловых двигателях связаны с различными факторами, такими как тепловое излучение, трение внутри двигателя, аэродинамические потери, потери в системах охлаждения и смазки, а также несовершенства в процессах сгорания топлива. Эти потери являются неизбежными и ограничивают эффективность тепловых двигателей.