ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТЕПЛОВЫХ МАШИН. ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ. КПД ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.
Тепловой двигатель – устройство, преобразующее внутреннюю энергию сгоревшего топлива в механическую энергию. Виды тепловых двигателей: 1) двигатели внутреннего сгорания: а) дизельные, б) карбюраторные; 2) паровые двигатели; 3) турбины: а) газовые, б) паровые.
Все названые тепловые двигатели имеют разную конструкцию, но состоят из трех основных частей: нагревателя, рабочего тела и холодильника. Нагреватель обеспечивает поступление теплоты в двигатель. Рабочее тело превращает часть полученной теплоты в механическую работу. Холодильник забирает от рабочего тела часть теплоты.
T1 – температура нагревателя;
T2 –температура холодильника;
Q1 – теплота, полученная
от нагревателя;
Q2 – теплота, отданная
холодильнику;
A' – работа, выполненная
двигателем.
Работа любого теплового двигателя состоит из повторяющихся циклических процессов – циклов. Цикл – это такая последовательность термодинамических процессов, в результате которых система возвращается в начальное состояние.
Коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины – это отношение совершенной двигателем работы к количеству теплоты, полученному от нагревателя: 
.
Французский инженер Сади Карно рассмотрел идеальную тепловую машину с идеальным газом в качестве рабочего тела. Он нашел оптимальный идеальный цикл теплового двигателя, состоящий из двух изотермических и двух адиабатических обратимых процессов – цикл Карно. КПД такой тепловой машины с нагревателем при температуре 
и холодильником при температуре 
: 
. Независимо от конструкции, выбора рабочего тела и типа процессов в тепловом двигателе его КПД не может быть больше КПД теплового двигателя, работающего по циклу Карно, и имеющего те же, что и у данного теплового двигателя, температуру нагревателя и холодильника.
КПД тепловых двигателей невысок, поэтому важнейшей технической задачей является его повышение. Тепловые двигатели имеют два существенных недостатка. Во-первых, в большинстве тепловых двигателей используется органическое топливо, добыча которого быстро истощает ресурсы планеты. Во-вторых, в результате сгорания топлива в окружающую среду выбрасывается огромное количество вредных веществ, что создает значительные экологические проблемы.
С изучением вопроса о максимальном КПД тепловых машин связано открытие в 1850 г. немецким физиком Р. Клазиусом второго начала термодинамики: невозможен такой процесс, при котором теплота самопроизвольно переходила бы от более холодных тел к более горячим телам.
Физические величины и их единицы измерения:
| Наименование величина | Обозначение | Единица измерения | Формула |
| Относительная молекулярная масса | Mr (эм эр) | безразмерная величина | 
|
| Масса одной молекулы (атома) | m0 | кг | |
| Масса | m | кг | |
| Молярная масса | M | 
| 
|
| Количество вещества | ν (ню) | моль (моль) |  ; 
|
| Число частиц | N (эн) | безразмерная величина | |
| Давление | p (пэ) | Па (паскаль) | |
| Концентрация | n (эн) | 
| 
|
| Объём | V (вэ) | 
| |
| Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы | 
| Дж (джоуль) | |
| Температура по шкале Цельсия | t | °C | |
| Температура по шкале Кельвина | T | К (кельвин) | 
|
| Средняя квадратичная скорость молекул | 
| 
| 
|
| Поверхностное натяжение | σ (сигма) | 
| 
|
| Абсолютная влажность | ρ (ро) | 
| 
|
| Относительная влажность | φ (фи) | % | 
|
| Внутренняя энергия | U (у) | Дж (джоуль) | |
| Работа | А (а) | Дж (джоуль) | |
| Количество теплоты | Q (ку) | Дж (джоуль) |
Физические постоянные:
Атомная единица массы 1а.е.м.=1,6606∙10-27кг.
Масса молекулы углерода m0c = 1,995∙10-26 кг.
Число Авогадро NA=6,02∙1023моль-1
Постоянная Больцмана k=1,38∙10-23 
.
Универсальная газовая постоянная R=8,31 
Литература:
1. Развина Т. И. и др. Физика для школьника и абитуриента. – Минск: Сэр-Вит, 2009. – 296 с.
2. Жилко В. В. Физика: Учеб. пособие для 11-го кл. общеобразоват. шк. с рус. яз. обучения – Мн.: Нар. асвета, 2002. – 282 с.: ил.
3. Жилко В. В. Физика: Учеб. пособие для 11-го кл. общеобразоват. учреждений с рус. яз. обучения с 12-летним сроком обучения – 2-ое изд., исправленное. – Минск.: Нар. асвета, 2008. – 359 с.: ил.
4. Буров Л. И., Стрельченя В. М. Физика от А до Я. – Мн.: Парадокс, 2000. - 560с.
ФИЗИКА. Учебное пособие для учащихся.
Часть 1. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА.
Составитель: Зинковский В. Н. - преподаватель физики УО «Жлобинский ГПТК»