Наиболее распространённым источником энергии является топливо – вещество, при сгорании которого выделяется некоторое количество теплоты.

Количество теплоты, которое выделяется при сгорании топлива массой m, называется теплотой сгорания топлива. D Q=qm, где

- удельная теплота сгорания (теплотворная способность, калорийность) топлива, которая показывает, какое количество теплоты выделится при сгорании топлива массой 1 кг.

Тепловым двигателем называется устройство, которое совершает механическую работу за счёт подводимой к нему теплоты (теплоты сгорания топлива).

Любой тепловой двигатель состоит из трёх основных частей: рабочего тела (газ или пар), нагревателя и холодильника.

Работа тепловых двигателей состоит из повторяющихся циклических или круговых процессов. После каждого цикла система возвращается в исходное состояние.

Каждый цикл включает в себя следующие процессы:

1) рабочее тело получает некоторое количество теплоты Q₁ от нагревателя, температура Т₁ которого поддерживается высокой;

2) внутренняя энергия газа увеличивается и газ, расширяясь, совершает работу А₁;

3) для возвращения рабочего тела в исходное состояние необходимо сжать газ, т.е. совершить работу А₂ над газом. Чтобы эта работа была меньше той, которую при расширении совершил газ, необходимо газ охладить, т.е. передать часть энергии Q₂ холодильнику.

Рабочему телу передаётся в результате теплообмена количество теплоты Q₁ и совершается над ним работа А_2. Рабочее тело, расширяясь, совершает работу А₁ и передаёт количество теплоты Q₂ холодильнику. На основании первого начала термодинамики, можно записать Q₁+А₂=Q₂+А_1. Следовательно, полезная работа теплового двигателя А=А₁-А₂=Q₁-Q_2.

Отношение полезной работы к количеству теплоту, которое получило рабочее тело от нагревателя, называется коэффициентом теплового двигателя.

Наибольший КПД можно получить, если двигатель работает по циклу Карно, который состоит из двух изотермических процессов и двух адиабатных процессов (без теплообмена с окружающей средой).

Вредные воздействия тепловых двигателей на окружающую среду происходят вследствие следующих причин:

1) КПД двигателей меньше 50%, поэтому большая часть энергии рассеивается в окружающее пространство;

2) При сгорании топлива в атмосферу выбрасываются вредные вещества;

Увеличение количества углекислого газа в атмосфере усиливает «парниковый эффект».

БИЛЕТ 4

Сила взаимодействия точечных зарядов. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость среды. Электрическая постоянная.

Электрический заряд – скалярная физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитных взаимодействий.

Существуют два вида заряда – положительный и отрицательный. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые – притягиваются.

Единица измерения заряда – 1 Кл (кулон).

1 Кл – это электрический заряд, который проходит через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока 1 А.

Точечным зарядом называется заряд, сосредоточенный на теле, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями до других тел.

Взаимодействие точечных зарядов описывается законом Кулона.

Закон Кулона.

Сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена по прямой, соединяющей эти заряды.

где k=9 10⁹ Н м²/Кл² – коэффициент пропорциональности.

где e₀=8,85 10^-12 Кл²/Н м² - электрическая постоянная.

 

Если взаимодействие точечных зарядов происходит не в вакууме, а в некоторой среде, то сила взаимодействия уменьшается в e раз, где e - диэлектрическая проницаемость среды.

Для вакуума и воздуха e=1.

Закон Кулона для точечных зарядов, находящихся в среде

Закон Кулона справедлив и для заряженных шаров на любом расстоянии между их центрами, если объёмная или поверхностная плотность заряда каждого из них постоянна.

 

БИЛЕТ 5