Тепловой машиной называется периодический действующий двигатель, совершающий работу за счет получаемого извне тепла.
Любая тепловая машина работает по принципу кругового (циклического) процесса, т.е. возвращается в исходное состояние (рис. 5.1). Но чтобы при этом была совершена полезная работа, возврат должен быть произведен с наименьшими затратами.
Полезная работа равна разности работ расширения и сжатия, т.е. равна площади, ограниченной замкнутой кривой.
Обязательными частями тепловой машины являются нагреватель (источник энергии), холодильник, рабочее тело (газ, пар).
Зачем холодильник? Так как в тепловой машине реализуется круговой процесс, то вернуться в исходное состояние можно с меньшими затратами, если отдать часть тепла. Или если охладить пар, то его легче сжать, следовательно работа сжатия будет меньше работы расширения. Поэтому в тепловых машинах используется холодильник.
 Рис. 5.3
Прямой цикл используется в тепловом двигателе – периодически действующей тепловой машине, совершающей работу за счет полученной извне теплоты. Рассмотрим схему теплового двигателя (рис. 5.3). От термостата с более высокой температурой Т1, называемого нагревателем, за цикл отнимается количество теплоты Q1, а термостату с более низкой температурой Т2, называемому холодильником, за цикл передается количество теплоты Q2 и совершается работа A:
. (5.2.1)
Обратный цикл используется вхолодильных машинах – периодически действующих установках, в которых за счет работы внешних сил теплота переносится к телу с более высокой температурой. Принцип действия холодильной машины представлен на рисунке 5.4. Системой за цикл поглощается при низкой температуре T2 количество теплоты Q2 и отдается при более высокой температуре Т1 количество теплоты Q1 за счет работы внешних сил А.
Решение Задача 1 Узнаем по таблице удельную плотность бетона ro1 = 2.2 т/м³ и воды ro2 = 1 т/м³ Масса куба M1= ro1*V = 2,2*0.5 = 1,1 т. Масса воды такого же объема М2 = ro2*V = 1*0,5 = 0,5 т (500 кг) а) Сила для удержания в воздухе F1 = M1*g = 1.1*9,81 = 10,800 КН (килоньютон) б) В воде действует выталкивающая сила равная весу воды F2 = (М1-М2)*g = (1,1 - 0,5)*9,81 ~5,9 КН Задача 2 ДАНО Объем бетона 4 м³. В воде. РЕШЕНИЕ F3 = V*(ro1 - ro2)*g = 4*(2,2-1,0)*9,81 = 4*1.2*9.81 ~ 47.1 КН Цепь выдерживает 70 КН ОТВЕТ: Цепь выдержит Дополнительно: На воздухе - 86,3 КН - цепь не выдержит.
Любая тепловая машина работает по принципу кругового (циклического) процесса, т.е. возвращается в исходное состояние (рис. 5.1). Но чтобы при этом была совершена полезная работа, возврат должен быть произведен с наименьшими затратами.
Полезная работа равна разности работ расширения и сжатия, т.е. равна площади, ограниченной замкнутой кривой.
Обязательными частями тепловой машины являются нагреватель (источник энергии), холодильник, рабочее тело (газ, пар).
Зачем холодильник? Так как в тепловой машине реализуется круговой процесс, то вернуться в исходное состояние можно с меньшими затратами, если отдать часть тепла. Или если охладить пар, то его легче сжать, следовательно работа сжатия будет меньше работы расширения. Поэтому в тепловых машинах используется холодильник.

Рис. 5.3
Прямой цикл используется в тепловом двигателе – периодически действующей тепловой машине, совершающей работу за счет полученной извне теплоты. Рассмотрим схему теплового двигателя (рис. 5.3). От термостата с более высокой температурой Т1, называемого нагревателем, за цикл отнимается количество теплоты Q1, а термостату с более низкой температурой Т2, называемому холодильником, за цикл передается количество теплоты Q2 и совершается работа A:
. (5.2.1)
Обратный цикл используется вхолодильных машинах – периодически действующих установках, в которых за счет работы внешних сил теплота переносится к телу с более высокой температурой. Принцип действия холодильной машины представлен на рисунке 5.4. Системой за цикл поглощается при низкой температуре T2 количество теплоты Q2 и отдается при более высокой температуре Т1 количество теплоты Q1 за счет работы внешних сил А.
Задача 1
Узнаем по таблице удельную плотность бетона
ro1 = 2.2 т/м³ и воды ro2 = 1 т/м³
Масса куба M1= ro1*V = 2,2*0.5 = 1,1 т.
Масса воды такого же объема М2 = ro2*V = 1*0,5 = 0,5 т (500 кг)
а) Сила для удержания в воздухе
F1 = M1*g = 1.1*9,81 = 10,800 КН (килоньютон)
б) В воде действует выталкивающая сила равная весу воды
F2 = (М1-М2)*g = (1,1 - 0,5)*9,81 ~5,9 КН
Задача 2
ДАНО Объем бетона 4 м³. В воде.
РЕШЕНИЕ
F3 = V*(ro1 - ro2)*g = 4*(2,2-1,0)*9,81 = 4*1.2*9.81 ~ 47.1 КН
Цепь выдерживает 70 КН
ОТВЕТ: Цепь выдержит
Дополнительно: На воздухе - 86,3 КН - цепь не выдержит.