Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Гаевой А.И. -> "Справочник по физике для поступающих в ВУЗы" -> 53

Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.

Гаевой А.И. Справочник по физике для поступающих в ВУЗы — Наукова думка, 1968. — 358 c.
Скачать (прямая ссылка): spravochnikpofizike1968.djvu
Предыдущая << 1 .. 47 48 49 50 51 52 < 53 > 54 55 56 57 58 59 .. 121 >> Следующая


Во всех механизмах существует трение. Поэтому часть энергии расходуется иа работу по преодолению сил трения. За счет этой работы нагреваются механизмы. Можно привести очень много примеров, подтверждающих возникновение теплоты за счет совершения работы. На основании сказанного тепловую энергию следует измерять теми же единицами, что н работу. В действительности только в Международной системе единиц СИ теплота измеряется теми же единицами, что и работа, т. е. джоулями. Раньше количество теплоты измеряли калориями н килокалориями. Калория — это количество теплоты, необходимое для нагревания 1 г воды на 1°'С от 19,5 до 20,5° С Единица, в. 1000 раз большая калории, называется килокалорией (I KKOA= 1000 кал). Соотношение между килокалорией и единицами работы впервые установлено экспериментально Дж. Джоулем. Величина, измеряемая количеством работы, которое надо затратить, чтобы получить единицу количества теплоты, иазываетсв механическим эквивалентом теплоты. Он равен

I = 427 кГм/ккал = 427 - 9,8 дж]ккал = 4,19 дж/кал.

Величина, обратная механическому эквиваленту теплоты,.называется термическим эквивалентом работы k. Os численно равен количеству теплоты, которое нужно затратить, чтобы получить единицу работы, k = 0,24 кал/дж.

§ 71. К- п. д. тепловых двигателей

Тепловая энергия превращается в работу при помощи тепловых Двигателей. Из тепловых двигателей вначале широкое практическое применение получшга паровые машины и двигатели внутреннего сгорания, затем паровые турбины и реактивные двигатели. Все тепловые двигатели имеют следующее схематическое устройство: нагреватель, рабочее тело и холодильник. Таким образом, не все тепло, полученное от нагревателя, превращается в работу, часть его при этом обязательно должна передаваться холодильнику.

Если количество теплоты, порученной от нагревателя, равно Q1. а отданное холодильнику — Q2, то Q1—Qa— количество теплоты, отданной рабочим телом. Следовательнр, только часть тепловой энергии в тепловых двигателях идет на работу. Для оценки экономичности такой отдачи тепловой'энергии вводится понятие к. п. д. тепловых машин.

151
Коэффициентом полезного действия теплового двигателя называется отношение количества теплоты, израсходованной на совершение работы, к количеству теплоты, полученной от нагревателя:

Qi-Q2

4----оГ"

Французский инженер-теплотехйик С. Карно теоретически показал, что к. п. д. теплового двигателя всегда меньше величины

где T1 — температура нагревателя, a T2 — температура холодильника. ТакіІм образом, Карно показал, что к. п. д. теплового двигателя зависит от температуры нагревателя и холодильника и не зависит от рабочего тела. Отсюда следует, что для повышения к. п. д. теплового двигателя нужно повышать температуру нагревателя и понижать температуру холодильника. Только при Ta = 0, т. е. при абсолютном нуле в холодильнике, к. п. д. был бы равен единице, при всех других температурах он меньше единицы.

Учитывая наличие трения в механизмах, совершающих работу за счет энергии, полученной от рабочего тела, приходим к выводу, что и. п. д. всякого механизма меньше к. п. д., найденного теоретически. К. п. д. тепловых ыаший с котлами сверхвысокого давления пара (до 170 cm) при высоких температурах (до 500—600° С) может достигать 35—40%.

Сжатый газ, находящийся под поршнем в цилиндре, расширяясь, совершает работу. Рассчитаем работу, совершаемую газом при его расширении, если давление под поршнем остается постоянным. Пусть. ялощадь поверхности поршня S, а давление газа р; тогда сила, с которой газ давит на поршень, F = pS. Если при этом поршень переместится на расстояние А, то газ совершает работу

где AS= V2—V1 — изменение объема газа.

Зависимость между постоянным давлением и объемом можно изобразить графически. Процесс изменения объема газа при постоянном давлении называется изобарическим, а график — изобарой. Работа расширения при постоянном давлении численно равна площади, ограниченной графиком давления, осью абсцисс и ординатами, соответствующими начальному и конечному значению объема.

T1-T2

§ 72. Работа при расширении газа

A=phS = р (V2- V1),

152
§ 78. Паровые двигатели

Паровыми двигателями называются машины, преобразующие тепловую энергию, порученную при сгорании топлива, в потенциальную энергию пара, а последнюю — в работу. В тепловых машинах веще-ство, производящее работу, называют рабочим телом, или рабочим веществом. В паровых двигателях рабочим веществом является пар: потенциальная энергия пара приводит в движение поршень.

Паровые двигатели делятся на паровые машины и паровые турбины. На рис. 48 приведена схема устройства одноцилиндровой паровой машины. Пар от парового котла по паропроводу А поступает

в парораспределительную коробку В, а оттуда в рабочий цилиндр С— попеременно то с одной, то с другой стороны поршня, в зависимости от положения золотника 3. Золотник не может одновременно закрывать отверстие входа и выхода пара. В случае, изображенном на чертеже, пар поступает в правую часть цилиндра, толкая поршень влево, а отработанный пар вытесняется из левой части цилиндра и выходит через выхлопную трубу (на рисунке она не показана). Затем, наоборот, пар попадает в левую часть цилиндра и толкает поршень вправо, а отработанный пар выходит из правой части цилиндра.
Предыдущая << 1 .. 47 48 49 50 51 52 < 53 > 54 55 56 57 58 59 .. 121 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed