Примеры устройств с тепловым двигателем

Энергетическая ценность солярки и бензина

В состав солярки входит больше тяжелых углеводородов, нежели в бензин. Меньший КПД такого мотора сравнительно с дизельным агрегатом обусловлен энергетической составляющей бензина и способом его сгорания. При сгорании равного количества бензина и солярки большее количество тепла характерно для бензина. Тепло в дизельном агрегате более полноценно преобразуется в механическую энергию. Соответственно, при сжигании равного количества топлива за определенное количество времени именно дизельный мотор выполнит больше работы.

Помимо этого, нужно учитывать особенности впрыска и условия, способствующие качественному сгоранию смеси. В дизельный агрегат топливо поступает отдельно от воздуха и впрыскивается напрямую цилиндр в конце сжатия, минуя впускной коллектор. Результатом этого процесса становится температура, более высокая, чем у бензинового мотора и максимальное сгорание топливно-воздушной смеси.

Проверка компрессии двигателя без компрессометра

Как известно, показатель компрессии в двигателе позволяет получить определенную информацию о состоянии мотора без разборки и дефектовки силового агрегата. Замер компрессии является диагностической операцией, которая условно позволяет оценить «герметичность» цилиндра и эффективность сжатия смеси.

Далее мы поговорим о том, какие способы позволяют измерить компрессию по цилиндрам, на какие неисправности указывает снижение компрессии, а также как определить компрессию в двигателе без прибора, то есть выполнить необходимую диагностику в полевых условиях при такой необходимости.

Чем измеряют компрессию

Проверка компрессии в цилиндрах ДВС зачастую производится вышеупомянутым агрегатом – компрессометром.

Компрессометр автомобильный

Отечественный рынок предлагает довольно простые агрегаты, не отличающиеся особой замысловатостью. А тем временем иностранные производители всё больше удивляют покупателей новыми приборами, которые оснащают адаптерами (то есть они подходят для различных автомобильных марок).

Так называемые «мотор тестеры» довольно быстро и при этом эффективно справляются со своей задачей. В отличие от отечественных приборов, которые фиксируют уровень давления, «заграничные» гости определяют амплитуду электричества. То есть чем больше давления в цилиндре, тем больше энергии берет стартер во время прокрутки.

Мотор-тестер для диагностики автомобилей

В общем, подобные приборы одновременно проверяют компрессию во всех цилиндрах

Ещё одно большое их преимущество кроется в том, что не нужно выворачивать свечи (а это иногда очень важно для неопытных автовладельцев)

Имеет этот тестер и некоторые минусы: полученные результаты он выдаёт в процентах к тому цилиндру, который функционирует лучше, или каких-либо иных единицах. Только самые дорогостоящие тестеры способны показать результат (то есть уровень компрессии в каждом их цилиндров).

Что такое компрессия и зачем ее измерять

Компрессия автомобильного двигателя – максимальное давление, создаваемое поршнем в цилиндре при своем движении от одной крайней точки своей траектории движения до другой.

Часто понятие компрессии отождествляют с понятием «степень сжатия», которое, на самом деле, является соотношением полного объема цилиндра и объема камеры сгорания. Эти понятия связаны между собой и даже характеризуют, в целом, одни и те же параметры мотора – его мощность и коэффициент полезного действия (экономичность). Однако степень сжатия является параметром конструктивным, который закладывается еще на этапе проектировки двигателя, и практически не меняется на всем протяжении эксплуатации двигателя.

А вот компрессия двигателя – параметр эксплуатационный, сильно зависящий от ряда факторов, включая тип сжигаемого топлива и техническое состояние двигателя. Со временем параметры компрессии двигателя автомобиля могут очень существенно измениться, как правило, в худшую сторону. Например, бензиновый двигатель нового автомобиля может иметь степень сжатия 10:1, компрессию — 14 атмосфер. Через 15-20 лет эксплуатации степень сжатия в этом двигателе останется прежней, а вот компрессия в одном, нескольких или даже всех цилиндрах может существенно упасть – до 8-10 атмосфер.

Для дизельных двигателей показатели компрессии должны в разы выше, чем для бензиновых, так как степень сжатия в дизелях определяет воспламенение топлива (зажигание). По результатам замеров СТО и диагностических станций, для дизельных двигателей хорошими результатами компрессии можно считать 37-40 атмосфер. Дизеля с такими показателями компрессии легко заводятся даже в лютые морозы (при условии, конечно, что остальные системы, например, топливная, в них также исправны). Дизеля с показателями компрессии ниже 25 в морозы заведутся только в теплом боксе. А дизель с компрессией в районе 18 атмосфер и ниже не заведется нигде и никогда.

С падением компрессии снижается мощность и экономичность двигателя (его КПД). Кроме того, как правило, сниженная компрессия – индикатор серьезных проблем в двигателе. Но! Делать выводы о состоянии двигателя только на основании замеров компрессии неправильно. Необходимо изучать и другие симптомы двигателя.

Например, в цилиндре может быть сниженная компрессия из-за неисправной форсунки, которая пропускает избыточные объемы горючего и вымывает масло из цилиндра, ухудшая тем самым его компрессионные показатели. Или же «подъедающий» масло двигатель может показать хорошие цифры компрессии в цилиндрах только потому, что изношенные маслосъемные кольца будут оставлять излишки масла в цилиндре, компенсируя большие зазоры. То есть, делать глобальные выводы о состоянии двигателя и его деталей только на основе замеров компрессии было бы опрометчиво.

Способы решения компрессионных проблем могут быть различными и зависят, прежде всего, от их причин. Можно применить более густое масло, разнообразные присадки для двигателя («раскоксовывающие», «металлобразующие» и т.п.), замена прокладки ГБЦ, колец, капитальный ремонт двигателя. В некоторых случаях достаточно избавиться от лишнего нагара путем чистки газораспределительного механизма или поездки на дальнее расстояние с высокой скоростью (для выжигания нагара естественным путем) – такие рецепты тоже существуют и они вполне действенны. Но решение по устранению проблем с пониженной компрессией двигателя должны принимать квалифицированные специалисты.

Что такое компрессия двигателя?

Компрессия в двигателе обеспечивает увеличение полезной энергии от сгорания топливной смеси. Само понятие произошло от латинского слова «compressio» (сжатие). Компрессия представляет собой сжатие газа под влиянием сил извне. Это приводит к уменьшению его объема. В качестве внешнего воздействия может выступать повышенная температура либо давление. В ДВС (двигателе внутреннего сгорания) также имеет место компрессия двигателя. В этом случае осуществляется сжатие топливной смеси.

Во многих конструкциях современных автомобилей устанавливаются четырехтактные ДВС. Компрессия двигателя обнаруживается, в первую очередь, в камере сгорания, в зоне между стенками камеры, компрессионным кольцом и поршневым дном. Возникает она в тот момент, когда давление достигает максимума, когда поршень почти достиг отметки верхней мертвой точки, перед воспламенением горючей смеси.

Компрессия двигателя, без учета дефорсирования и форсирования мотора, считается относительным показателем для состояния цилиндро-поршневой системы ДВС и ряда других узлов. Поршень, кольца, клапаны (выпускные и впускные), прокладки в головке блока мотора и ряд других деталей обеспечивают качество сжатия.

В камере возникает нагрузка, которая может достичь пятнадцати атмосфер в бензиновом моторе. Компрессия дизельного двигателя формируется при давлении, достигающем тридцати атмосфер. В связи с этим все детали, принимающие участие в процессе, должны быть способны выдерживать такую нагрузку постоянно.

При перемещении поршня от создавшегося давления происходит проникновение газов в зазор между канавкой и кольцом. Газы в результате прижимают к поверхности цилиндра кольца.

Постоянная нагрузка на цилиндро-поршневую систему, газораспределительный механизм из-за постоянного высокого давления неблагоприятно воздействуют на состояние деталей. Это, в свою очередь, ухудшает мощность и экономичность мотора. Следует отметить, что компрессия двигателя (одно и того же) может быть совершенно различной. Это обусловлено разными условиями замера: температурой, частотой вращения коленвала, количеством поступающего воздуха в цилиндр.

Так, например, масло, обладая большей густотой, вязкостью, усиливает компрессию, скапливаясь на стенках цилиндра, уплотняя в сопряженных деталях зазоры. Излишнее горючее, которое попадает в цилиндр, смывает эту масляную пленку, вследствие чего компрессия снижается.

При измерении показателей сжатия в цилиндрах становится возможным определение причин снижения мощности мотора или «плохого» его запуска. Так, например, в машинах с пробегом больше ста пятидесяти тысяч километров высокая компрессия может быть вызвана образованием значительного слоя нагара на стенках камеры сгорания. Это, в свою очередь, уменьшает объем полости. Из-за этого, соответственно, повышается и компрессия.

Уровень сжатия можно измерить разными способами

При открытой дроссельной заслонке осуществляется максимально возможное поступление воздуха в моторе. На результаты может оказать влияние утечка из цилиндров воздуха при износе колец, при наличии прогаров, трещин, царапин на стенках поршня и цилиндра, зависании клапанов и прочего.

При закрытой дроссельной заслонке можно получить достаточно точные показатели уровня компрессии. В этом случае имеет место поступление небольшого количества воздуха. При этом есть возможность посчитать утечки, возникающие при деформации стержня или износе клапанного седла.

При затрудненном пуске мотора рекомендуется замер на остывшем двигателе. При этом компрессия меньше, чем при измерении на разогретом двигателе. Как правило, замер при горячем двигателе следует осуществлять при температуре около 80-90 градусов. Это обусловлено снижением вязкости масла и уменьшением зазоров между подвижными элементами.

Кроме двигателя в каждом авто одним из важных элементов является лобовое стекло. Если у вас митсубиши, тогда имейте ввиду, что лобовое стекло митсубиши стоит покупать только у надежных людей, которые гарантируют качество товара и его долголетие.

Опубликовано в Транспорт

В чем измеряется компрессия

Основной параметр двигателя, который указывается в руководстве по эксплуатации – степень сжатия. Он определяет, во сколько раз топливная смесь сжимается перед сгоранием. Объем цилиндра, разделенный на ход поршня – степень сжатия. Она не изменяется, если автовладелец не сделал тюнинг двигателя, например, расточил цилиндры или поставил другой коленчатый вал.

Но нельзя путать эту характеристику с компрессией, которая означает давление поршня. Она определяется путем вращения коленвала стартером.

Компрессия со временем уменьшается из-за износа деталей. Ее единицами измерения могут быть:

Бар.
Атмосфера (атм).
Мегапаскаль (МПа).
Килограмм*сила на квадратный сантиметр (кгс/см2).

Самой современной единицей измерения является Мегапаскаль, который равен 9,9 атмосферы.

Что делать, если низкая компрессия?

При невысокой компрессии возникают трудности с холодным запуском силового агрегата. Становится заметным перерасход горючего и масла, ухудшение разгонной динамики. В силовых установках, работающих на бензине, ещё заливает свечи.

Низкий уровень компрессии — свидетельство появления утечек в камере сгорания или возникновения крупных зазоров между отдельными деталями цилиндропоршневой группы. Проблема может заключаться и в большом количестве нагара на клапанах, разрушении поршня, износе маслосъёмных колец, дефектах на прокладках ГБЦ и т.д.

Очень часто при серьёзных нарушениях компрессии приходится разбирать силовой агрегат. Например, для проведения расточки или гильзовки БЦ, замены поршней и колец, выполнения других работ.

Если мотор имеет большой пробег, то без капитального ремонта не обойтись. Однако низкая компрессия не всегда является приговором для ДВС. Автомеханики, которые после проверки уверяют владельца транспортного средства в 100-процентной необходимости проведения капремонта мотора, либо заблуждаются, либо лукавят.

Проблема в том, что низкая компрессия связана с менее серьёзными дефектами, устранение которых не требует больших денежных затрат. В первую очередь это относится к:

Закоксованности колец;
Необходимости регулирования газораспределительного механизма.

Поэтому на первый план в решении проблемы с невысокой компрессией выходит умение определять её истинную причину. Владельцы, плохо разбирающиеся в технической части транспортного средства, убеждены, что очень высокая компрессия – это всегда хорошо. Отчасти это является заслугой продавцов автохимии, говорящих о «волшебных» свойствах присадок. Подобные препараты действительно работают. Однако увеличение компрессии происходит за счёт изменений с камерой сжатия, которая просто уменьшается в объёмах.

Если разобрать двигатель после продолжительного использования специальных добавок и присадок, то можно обнаружить налёт неизвестного происхождения. Таким образом, покупка и применение автохимии является лишь временным решением проблемы. Присадка не устраняет неполадку. Дополнительные образования в камере сжатия ухудшают отведение тепла, что приводит к детонации и появлению эффекта «калильного зажигания».

Компрессия и степень сжатия

Компрессия – параметр, который показывает давление внутри камеры сгорания при достижении поршня ВМТ на такте сжатия. Она показывает, насколько сжимается топливовоздушная смесь, закачанная в цилиндр при такте впуска.

Давление – один из факторов, участвующих в процессе горения. Если брать дизельный мотор, то в нем воспламенение топливной смеси происходит за счет сильного сжатия, из-за чего смесь разогревается настолько, что происходит самовоспламенение. Давление напрямую влияет на горение.

В бензиновых же моторах загорание смеси происходит от искры свечи зажигания. Но и в таких моторах нужно, чтобы топливовоздушная смесь сжималась. В процессе этого топливо испаряется и лучше перемешивается с воздухом, что обеспечивает легкость воспламенения, полное сгорание смеси с лучшей отдачей энергии. Поэтому компрессия считается важным параметром двигателя.

Автопроизводители в технической документации указывают степень сжатия. Автолюбители воспринимают это показатель как компрессию. В действительности это два разных параметра.

Степень сжатия характеризует соотношение объема цилиндра при нахождении поршня в НМТ и ВМТ. Это геометрический параметр указывающий, как сильно сжимается топливная смесь. Единиц измерения он не имеет. В документации к автомобилю указывается, что степень сжатия составляет 10:1. Отсюда понимаем, что в цилиндре происходит 10-кратное уменьшение объема цилиндра при такте сжатия.

Но степень сжатия — не показатель давления. И виной тому физические процессы, происходящие в цилиндре. При сжатии происходит нагревание топливной смеси, которая находится в газообразном состоянии. А газ при повышении температуры расширяется, увеличивает свой объем. Это и становится причиной того, что значение компрессии выше, чем степени сжатия, на 20%. В результате при степени сжатия в 10:1 получаем давление в камере при завершении такта сжатия на уровне 12 кгс/см. кв. Но это значение не точное, поскольку компрессия меняется из-за тех же физических процессов. На холодном двигателе показатель ниже из-за меньшего расширения газа.

Компрессия в цилиндрах напрямую зависит от степени сжатия, но в обратном направлении никакой зависимости нет. Давление в цилиндрах на геометрический показатель повлиять не может.

Историческая справка

Идея создания ДВС впервые предложена Х. Гюйгенсом в 1678; в качестве топлива должен был использоваться порох. Первый работоспособный газовый ДВС сконструирован Э. Ленуаром (1860). Бельгийский изобретатель А. Бо де Роша предложил (1862) четырёхтактный цикл работы ДВС: всасывание, сжатие, горение и расширение, выхлоп. Немецкие инженеры Э. Ланген и Н. А. Отто создали более эффективный газовый двигатель; Отто построил четырёхтактный двигатель (1876). По сравнению с паромашинной установкой такой ДВС был более прост и компактен, экономичен (кпд достигал 22%), имел меньшую удельную массу, но для него требовалось более качественное топливо. В 1880-х гг. О. С. Костович в России построил первый бензиновый карбюраторный поршневой двигатель. В 1897 Р. Дизель предложил двигатель с воспламенением топлива от сжатия. В 1898–99 на заводе фирмы «Людвиг Нобель» (С.-Петербург) изготовили дизель, работающий на нефти. Совершенствование ДВС позволило применять его на транспортных машинах: тракторе (США, 1901), самолёте (О. и У. Райт, 1903), теплоходе «Вандал» (Россия, 1903), тепловозе (по проекту Я. М. Гаккеля, Россия, 1924).

Как увеличить компрессию

Чтобы увеличить компрессию двигателя, необходимо найти причину неприятности, а только затем приступать к устранению проблемы. В настоящий день существует множество путей решения тех или иных неприятностей, связанных с плохой герметизацией камеры сгорания. Начнем с поршневой группы двигателя.

Если раньше, для понятия компрессии делался обязательный ремонт двигателя, а в частности, его расточка и замена поршней, то сейчас такой метод постепенно уходит в прошлое. В настоящее время существует большое количество всевозможных присадок, способных устранить дефекты без оперативного вмешательства. Они восполняют утраченные части металла и повышают вязкость масла в зоне повреждения. Таким образом, они не только устраняют неисправность, но и поднимают компрессию до оптимальных значений, которые предписаны заводом – изготовителем. Не смотря на всю простоту данного способа, использовать его рекомендуется только в том случае, когда вы на сто процентов уверены, что проблема заключается именно в дефектах деталей.

Если потеря компрессии связаны с закоксовыванием поршневых колец, то здесь необходимо применять иные методы. Для раскоксовки используется специальная автомобильная химия, однако существуют и старые методы, которыми успешно пользуются по сей день. Одним из таких методов является использование ацетона и керосина.

https://youtube.com/watch?v=5i0TuqPdtDo

Для начала будьте готовы к тому, что автомобилю придется стоять без движения около двух дней и желательно в проветриваемом гараже, чтобы избежать отравления ацетоном. Выверните свечи зажигания и залейте в отверстия 50 миллилитров ацетона с керосином, смешанные в соотношении 1:1. Далее поднимите одну из ведущих колес, включите четвертую скорость и проверните колесо на несколько оборотов. Делайте небольшие паузы между поворотами, чтобы дать смеси хорошенько обработать поверхности. Ни в коем случае не заворачивайте свечи зажигания!

Теперь оставьте автомобиль на 18 часов и по истечению данного времени приготовьтесь к запуску двигателя. Вначале необходимо провернуть стартер без свечей зажигания, чтобы выбросить остатки смеси. Далее полностью сливается масло из двигателя и откручивается поддон. Тщательно очистите его от накопившейся грязи и установите на место с новой прокладкой. После этого, залейте промывочную жидкость в картер двигателя и установите свечи зажигания на место. Запустите двигатель и дайте ему поработать в режиме холостого хода около 5 минут. Вполне возможно, что выхлоп будет не стандартного цвета, однако этого бояться не стоит, так как происходит естественная очистка мотора. После промывки двигателя остается только слить промывочное вещество, поменять масляный и воздушный фильтр, а также залить новое масло. Теперь компрессия должна обязательно восстановиться.

Как измеряют компрессию

Для получения достоверных результатов, при замере компрессии необходимо придерживаться нижеследующих правил:

прогрейте мотор до 70-90 градусов;
перекройте подачу горючего: отсоедините провод питания бензонасоса или отсоедините топливный шланг (чтобы в цилиндры не попадало много горючего);
извлеките все свечи, чтобы уменьшить сопротивление вращению;
убедитесь, что стартер в рабочем состоянии, а аккумулятор заряжен (рекомендуется применять пускозарядное устройство – тогда вал будет гарантировано вращаться с одинаковой скоростью при измерении компрессии в разных цилиндрах).

Методы замера компрессии на горячем двигателе

Существует пара основных способов измерения давления в цилиндрах ДВС: с открытым или закрытым дросселем. Здесь имеется в виду проведение процедуры с выжатой педалью акселератора или при отсутствии на нее воздействия. Каждый из этих методов позволяет получить свои результаты, помогающие более точно определить причину отсутствия компрессии.

Измерения при открытой заслонке

При такой ситуации в цилиндры подается много воздуха, и среднее давление будет в пределах 11-13 кг/кв. см (справедливо для бензина АИ95). В этом случае измерения утечки воздушной массы сопоставимы с его количеством, поступающим в цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Т. е. если давление будет ниже нормы, то это значит, что утечки происходят «альтернативным методом». Это может быть неплотное прилегание клапана к посадочному месту, изъян профиля кулачка распредвала (в двигателях с гидротолкателями) или его износ, а также отсутствие герметичности прокладки ГБЦ либо сквозная трещина в камере сгорания.

Как проверить компрессию в двигателе с закрытой заслонкой

Здесь уже картина иная. В цилиндры поступает мало воздуха, благодаря чему давление в цилиндрах вырастает, что увеличивает утечки. Но их объем все равно будет меньше количества подаваемого воздуха. Компрессия должна составлять 12-14 кгс/кв. см. Данным методом можно определить наиболее грубые дефекты:

закоксовывание колец (либо их залегание);
прогар клапана (одного или нескольких) либо поршней (возможна поломка последних);
износ стенок цилиндра.

Измерения с добавкой масла в цилиндры

Оба вышеизложенных способа не позволяют брать в расчет нарастание давления при вращении коленвала. Например, если оно при первых тактах невысокое – 4-5 кг/кв. см, а затем резко увеличивается, то это может свидетельствовать об износе или поломке поршневых колец. Однако есть смысл провести дополнительное тестирование. Как проверить компрессию с учетом нарастания давления? Для этого плесните в цилиндр немного (4-5 мл) моторного масла. Это повысит компрессию, поднимет давление при первом такте и не даст газам прорваться через кольца в картер. Если измеряемые параметры не изменились, то можно с большой долей вероятности утверждать, что пробита прокладка ГБЦ или прогорел поршень. При изменении давления в большую сторону можно говорить о залегании, деформации или закоксовывании колец.

Проверка компрессии на холодном двигателе

Этот способ обычно применяется в случае затрудненного пуска. Давление в цилиндрах холодного мотора иногда бывает в 2 раза (6-7 кг/кв. см) меньше нормального при серьезных выработках деталей цилиндро-поршневой группы. После запуска и последующего прогрева силового агрегата компрессия поднимается на 3-5 единиц. Если это не так, нужен капитальный ремонт двигателя. Т. е. очевидно, что комплексная проверка (на «холодную» и «горячую») эффективнее.

Проверка компрессии сжатым воздухом

Данный метод позволяет точнее понять причину уменьшения давления в проблемном цилиндре. Подгоните поршень под ВМТ на такте сжатия (все свечи нужно извлечь и заодно удалить пробку с маслозаливной горловины). Далее понадобится компрессор, с помощью которого нужно подать в «подозреваемый» цилиндр воздух под давлением от 2-х до 3-х атмосфер. Если из отверстия под свечу, находящегося рядом, идет воздух, значит, повреждена прокладка ГБЦ. Шипение из-под самой нижней прокладки карбюратора свидетельствует о неплотном прилегании (или прогаре) впускного клапана. Воздушный поток из горловины говорит о нарушении целостности корпуса поршня либо его прогаре. А если шипение идет из трубы глушителя, значит, неисправен выпускной клапан. Последняя неприятность – наиболее распространенная.

Ниже приведена таблица нормальной компрессии у наиболее популярных автомобилей:

Простой электрический элемент

Простой электрический элемент преобразует химическую энергию в электрическую энергию , состоит из стеклянного контейнера , содержащего разбавленной серной кислоты (H ₂ SO ₄ ), две металлические пластины погружали (погружают) в разбавленной серной кислоте , и соединены друг с другом, один из них медь (положительный полюс), а другой — цинк (отрицательный полюс).

В электрический ток проходит от положительной медной пластины (+) к отрицательной цинковой пластине (-), Погружение два медных пластин в разбавленной серной кислоте, не считается простой электрической ячейки , так как простой электрический клетка должна иметь два различных металлических пластин , погруженных в разбавленной серной кислота.

§ 28. Условия, необходимые для работы теплового двигателя

Машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую, называются тепловыми двигателями. К ним относятся: двигатели внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивные двигатели. Выясним, какие необходимы условия для того, чтобы в тепловом двигателе внутренняя энергия топлива превращалась в механическую энергию рабочего вала двигателя.

Вещество, которое совершает работу в тепловом двигателе, называется рабочим телом. В паровых двигателях таковым является пар, а в двигателе внутреннего сгорания, реактивном двигателе и в газовой турбине — газ. Как показывает теория тепловых двигателей, чтобы рабочее тело непрерывно совершало в них работу, необходимо наличие в двигателе нагревателя и холодильника. Устройство, в котором рабочее тело нагревается за счет энергии топлива, называется нагревателем (паровой котел, цилиндр). Устройство, в котором рабочее тело после совершения работы охлаждается, называется холодильником (атмосфера, конденсатор, в котором отработавший пар охлаждается проточной водой и превращается в воду).

Рис. 30 Принцип действия теплового двигателя

Проделаем следующий опыт (рис. 30). Возьмем U-образную трубку с водой. Одно колено трубки соединено с теплоприемником (в котором находится рабочее тело — газ), в другом колене имеется поплавок А. Попеременно теплоприемник будем нагревать спиртовкой и опускать в холодную воду. Спиртовка выполняет роль нагревателя рабочего тела, холодная вода — роль холодильника. Работа такой модели теплового двигателя заключается в повторяющемся процессе — поднятии и опускании воды вместе с поплавком. Это происходит так: рабочее тело (газ), нагреваясь в нагревателе и расширяясь, совершает работу по поднятию воды с поплавком; для того чтобы рабочее тело снова могло совершить работу, его охлаждают в холодильнике, а затем опять нагревают. Пока этот процесс будет повторяться — модель такого двигателя будет действовать.

Тепловой двигатель работает непрерывно. Так происходит, потому, что в нем процессы, происходящие с рабочим телом, периодически повторяются: оно нагревается, расширяясь, совершает работу, охлаждается, снова нагревается и т. д. (Проследите это в работе двигателя внутреннего сгорания. Значит, для работы теплового двигателя необходимо иметь: нагреватель, рабочее тело и холодильник.

Для периодически повторяющихся процессов был открыт закон, по которому невозможно осуществить такой периодически повторяющийся процесс, единственным и конечным результатом которого было бы полное превращение количества теплоты, полученного от нагревателя, в работу. Применительно к тепловому двигателю это означает: количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя, не может быть полностью использовано для совершения работы, так как невозможен процесс полного перехода внутренней энергии беспорядочного движения большого числа молекул в механическую энергию движения тела (поршня двигателя, рабочего колеса турбины).

Рис. 31. Схема использования пара теплоэлектроцентрали

Чтобы в реальных тепловых двигателях рабочее тело снова и снова совершало работу, отработавшую порцию рабочего тела удаляют из двигателя в холодильник, т. е. в атмосферу, или в конденсатор для подогрева воды, или для отопления (рис. 31). При этом, чтобы на удаление была совершена как можно меньшая работа, в холодильнике температура и давление всегда меньше, чем в рабочей камере двигателя. Благодаря разнице работы пара и работы по его удалению двигатель и совершает полезную работу. С энергетической точки зрения процесс, происходящий в тепловых двигателях, сводится к следующему (рис. 32): рабочее тело получает от нагревателя количество теплоты Q_н, часть которого отдает холодильнику Q_x, а за счет оставшейся части совершает работу А = Q_н — Q_x.

Рис. 32. Условия, необходимые для работы теплового двигателя

Многообразно применение тепловых двигателей. Карбюраторные двигатели, например, применяются в автомобилях, мотоциклах; дизели — в тракторах, автомобилях большой грузоподъемности, тепловозах, теплоходах, морских судах; паровые турбины — на электростанциях; газовые турбины — на электростанциях, газотурбовозах, в доменных печах для приведения в действие воздуходувок, являются частью одного из типов реактивного двигателя; реактивные двигатели — в авиации, в ракетах.