Tepelné motory
Tepelné motory jsou stroje, které přeměňují část vnitřní energie paliva uvolněné hořením na energii
mechanickou. Rozlišujeme:
1. parní motory (parní stroj, parní turbína) – pracovní látkou je vodní pára, která se získává
v parním kotli mimo vlastní motor;
2. spalovací motory (plynová turbína, zážehový motor, vznětový motor, proudový motor a
raketový motor) – pracovní látkou je plyn, vznikající hořením paliva uvnitř motoru
Poznámka: Raketový a proudový motor bývají často řazeny do samostatné skupiny motorů
reaktivních.
Zajímavost: Předchůdcem všech tepelných motorů byla Heronova aeolipila
(kolem roku 117 před n. l.). Byla to jen hračka ve tvaru kovové koule, otáčivé
kolem svislé osy a opatřené dvěma postranními zahnutými trubičkami. Do
koule se osou vháněla pára, nebo se voda v kouli ohřívala. Pára proudila
postranními trubičkami a na základě zákona akce a reakce kolo roztáčela.
V roce 1824 francouzský fyzik S. Carnot dokázal, že pro účinnost η tepelného
motoru, který pracuje s ohřívačem o teplotě T1 a chladičem T2, platí:
η ≤ η max =
T1 − T2
T
= 1− 2 .
T1
T1
U parních motorů je T1 teplota páry do motoru vstupující, u spalovacích motorů je to teplota plynů
vzniklých spalováním paliva. T2 je teplota vycházející páry resp. výfukových plynů. Uvedený vztah
definuje horní hranici účinnosti ηmax tepelných motorů. Podle něj je účinnost tepelného motoru tím
vyšší, čím vyšší je teplota ohřívače a čím nižší je teplota chladiče. Skutečná účinnost je ovlivňována
různými ztrátami a je tedy podstatně menší než účinnost maximální.
Poznámka
Tepelný motor
ηmax
parní stroj
(lokomotiva)
0,35 0,09–0,15 účinnost parních motorů lze zvýšit užitím přehřáté páry
parní turbína
0,60 0,25–0,35
plynová turbína
0,55 0,22–0,37
čtyřdobý zážehový
motor
0,65 0,20–0,33
vznětový motor
0,73 0,30–0,42 vzduch se zahřívá již kompresí a poté spalováním nafty
raketový motor
0,75
η
0,50
vysoká účinnost je dána tím, že T1 = 4 000 K
Náměty na referát: parní stroj, plynová turbína, zážehový čtyřdobý motor, zážehový dvoudobý
motor, vznětový motor, proudový motor, raketový motor.
Příklad k hodině: Ideální tepelný stroj, který pracuje s horní hranicí účinnosti ηmax, vykonal během
jednoho cyklu kruhového děje práci 7,4 · 104 J. Teplota ohřívače je 373 K, chladiče 273 K. Určete
teplo, které pracovní látka získala během jednoho cyklu od ohřívače a teplo, které během jednoho
cyklu předala chladiči.
Odkazy:
http://fyzika.jreichl.com/index.php?sekce=browse&page=611
http://www.spstr.pilsedu.cz/osobnistranky/josef_gruber/clanky.html
Download

Tepelné motory.pdf