Práce plynu
- Práce vykonaná plynem při izobarickém ději je rovna součinu tlaku plynu a přírůstku jeho objemuobrázek vynechán
obrázek vynechán
W’ = Fs = pSΔs = pΔV__ __
- Práce vykonaná při izobarickém ději, při němž plyn přejde ze stavu A do stavu B, je znázorněna obsahem obdélníku ležícího v p-V diagramu pod izobarou AB. Diagram p-V se nazývá pracovní diagramobrázek vynechán
- Při proměnném tlaku:
- Práce vykonaná plynem při zvětšení jeho objemu je v prac. diagramu znázorněna obsahem plochy, která leží pod příslušným úsekem křivky p=f(V)
- Tlaková síla působící na píst není stálá:
W’ = p1ΔV + p2ΔV + … + pnΔV
obrázek vynechán
Kruhový děj
- obrázek vynechánDěj při kterém je konečný stav soustavy totožný s počátečním stavem, se nazývá kruhový (cyklický) děj
- Protože při kruhovém ději je počáteční stav látky totožný s konečným stavem, je celková změna vnitřní energie pracovní látky po ukončení cyklu nulová
- Těleso, od kterého pracovní látka přijme teplo Q1 je ohříváč
- Těleso, kterému pracovní látka teplo Q’2 (< Q1) předá je chladič
- Obsah plochy uvnitř uzavřené křivky zobrazující v pracovním diagramu kruhový děj znázorňuje celkovou práci vykonanou pracovní látkou během jednoho cyklu, tzv. užitečná práce
- Celková práce W’, kterou vykoná pracovní látka během jednoho cyklu kruhového děje, se rovná celkovému teplu Q = Q1 + Q’2 přijatému během tohoto cyklu od okolí
- Použitím prvního termodynamického zákona pro tento děj pak dostaneme W’ = Q
obrázek vynechánÚčinnost kruhového děje
- Účinnost ŋ (étha) libovolného kruhového děje je určena vztahem a je vždy < 1:
Druhý termodynamický zákon
- Není možné* sestrojit periodicky pracující stroj, který by jen __přijímal teplo __od určitého tělesa (ohřívače) a __vykonával stejně velkou práci*__
- Při __tepelné výměně __těleso o __vyšší __teplotě __nemůže __samovolně __přijímat teplo __od tělesa s __nižší __teplotou
Cyklicky pracující tepelný stroj Perpetum mobile druhého druhu
obrázek vynechánobrázek vynechán
obrázek vynechánobrázek vynechán
Carnotův cyklus
- Carnotův cyklus označuje vratný kruhový děj ideálního tepelného stroje, který se skládá ze dvou izotermických a dvou adiabatických dějů.
obrázek vynechán
- Izotermická expanze
- Adibatická expanze
- Izotermická komprese
- Adiabatická komprese
Tepelné motory
- Hnací stroje, které přeměňují část vnitřní energie paliva uvolněné hořením na energii pohybovou
- Libovolný tepelný motor se skládá z pracovní látky, ohřívače a chladiče
- Vnitřní energie se předá pracovní látce (např. plynu, páře) tepelnou výměnou
Princip
- Při expanzi (zvětšování objemu) koná pracovní látka práci proti vnějším silám a uvádí do pohybu především dopravní prostředky nebo některá strojní zařízení
- Tepelný motor musí pracovat cyklicky. Během cyklu po expanzi pracovní látky následuje její komprese (zmenšování objemu)
- Reálné tepelné motory ale pracují tak, že po expanzi se pracovní látka z motoru vypouští (např. shořelá pohonná směs u vznětového motoru) a stlačuje se nová dávka pracovní látky
- Pro účinnost tepelného motoru, který pracuje s ohřívačem o teplotě T1 a chladičem o teplotě T2, platí:
obrázek vynechán
- Tepelné motory můžeme rozdělit na:
- Parní
- pracovní látkou je vodní pára získaná v kotli mimo motor
- např parní stroj, parní turbína
- Spalovací
- pístové
- reaktivní
- Parní
např. plynová turbína, zážehový motor čtyřdobý, zážehový motor dvoudobý, vznětový motor, proudový motor, raketový motor
- pohonnou látkou je plyn vznikající při hoření paliva
Zážehový motor čtyřdobý
- Pracuje ve čtyřech dobách:
- Sání - sací ventil se otevírá, výfukový je uzavřen, píst se pohybuje dolů a do válce je nasávána pohonná směs
- Stlačení - oba ventily jsou uzavřeny, píst se pohybuje nahoru a stlačuje pohonnou směs
- Výbuch - oba ventily jsou uzavřeny, zápalná směs prudce shoří, vytvořený plynu stlačují píst prudce dolů
- Výfuk - sací ventil je uzavřen, výfukový se otevírá, píst při pohybu nahoru vytlačuje spálené plyny mimo válec do výfuku
- Účinnost motoru je 20 % až 33 %
obrázek vynechánobrázek vynechán
Entropie
- Veličina vyjadřující směr energetických přeměn (vývoje) zkoumaného systému.
- Entropie vyjadřuje tendenci systému přecházet z méně pravděpodobných (uspořádanějších) stavů do stavů pravděpodobněji realizovatelných (méně uspořádaných).
- Entropie S je mírou neuspořádanosti (poloh a rychlostí částic) systému.
- Pro dokonale uspořádaný systém (krystalická mřížka při 0 K) je S = 0. Se vzrůstající teplotou a klesajícím tlakem roste.
- Entropie je termodynamická stavová veličina. obrázek vynechán