Tepelné stroje

2BZ

umime.to/2BZ

Tepelný stroj je cyklicky pracující soustava, která část energie dokáže přeměnit v mechanickou práci. Prvním tepelným strojem byl parní stroj, jež se začal využívat v 19. století. Schematicky můžeme tepelný stroj znázornit

teplo Q_1 je přiváděno z ohřívače
teplo Q_2 je odváděno do chladiče
vykonaná práce W
účinnost tepelného stroje obecně spočítáme
\eta = \frac{Q_1-Q_2}{Q_1} = 1-\frac{Q_2}{Q_1} = \frac{W}{Q_1},
účinnost může nabývat hodnot 0>\eta>1.
vykonaná práce je dána plochou ohraničenou v pV diagramu

Co je to cyklus?

cykly jsou po sobě jdoucí děje, které začínají a končí ve stejném bodě na pV diagramu, mohou tak probíhat stále odznova
následující pV diagram popisuje cyklus, neboť je to uzavřená křivka:
tento pV diagram však cyklický děj nepopisuje:

Carnotův cyklus

Nejefektivnější tepelný stroj je popsán Carnotovým cyklem. Tento cyklus sestává za čtyř dějů: 1. izotermická expanze, 2. adiabatická expanze, 3. izotermická komprese, 4. adiabatická komprese Účinnost Carnotova cyklu je rovna: \eta = 1 - \frac{T_2}{T_1}.

Parní stroj a spalovací motor

nevýhodou parních strojů je jejich nízká účinnost, maximálně 15 %
v dnešní době se využívají spalovací motory, jejich účinnost v automobilech dosahuje 35 %

Tepelná čerpadla

v praxi se využívají i stroje, které nekonají práci, ale přečerpávají teplo
jedním z nich je chladnička přečerpávající teplo zevnitř ven
dalším je tepelné čerpadlo, které můžeme využívat pro ohřev místnosti i vody v bojleru