f4 - kruhovÝ dĚj
DESCRIPTION
FYZIKA PRO I I . ROČNÍK GYMNÁZIA. F4 - KRUHOVÝ DĚJ. Mgr. Monika Bouchalová Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/1.jpg)
F4 - KRUHOVÝ DĚJ
Mgr. Monika BouchalováGymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o.
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem
„PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“
1
FYZIKA PRO II. ROČNÍK GYMNÁZIA
![Page 2: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/2.jpg)
1) práce vykonaná plynem při stálém
a proměnném tlaku
2) kruhový děj
3) druhý termodynamický zákon
4) tepelné motory
![Page 3: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/3.jpg)
4. 1. PRÁCE PLYNU PŘI STÁLÉM TLAKU
•při expanzi koná práci plyn (∆V > 0)• při kompresi konají práci vnější síly (∆V < 0)
Př.: Plyn uzavřený v nádobě s pohyblivým pístem.
•tlaková síla
•práce vykonaná plynem
Práce plynu při konstantním tlaku:
SpF
VpWsSpsFW
´´
∆sS
F
![Page 4: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/4.jpg)
Práce vykonaná plynem při izobarickém ději je rovna součinu
tlaku plynu a přírůstku jeho objemu.
12
´VVVVpW
4. 1. PRÁCE PLYNU PŘI STÁLÉM TLAKU
![Page 5: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/5.jpg)
Práce plynu vyjádřená graficky:
(pracovní diagram)
Práce plynu vykonaná při izobarickém ději, při němž přejde plyn ze stavu A do stavu B,
je znázorněna obsahemplochy ležící pod izobarou.
p
V0 V1 ∆V V2
A B
W´
4. 1. PRÁCE PLYNU PŘI STÁLÉM TLAKU
![Page 6: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/6.jpg)
VpVpW n ...´ 1
p
V0 V1 ∆V V2
p1
p12
p2
A
B
4. 1. PRÁCE PLYNU PŘI PROMĚNNÉM TLAKU
![Page 7: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/7.jpg)
Práce vykonaná plynem při zvětšení jeho objemu je v p-V diagramu znázorněna obsahem plochy, která leží pod příslušným úsekem křivky p = f(V).
p
V0 V1 ∆V V2
A
B
p1
p12
p2
p
V0 V1 V2
W´
A
B
4. 1. PRÁCE PLYNU PŘI PROMĚNNÉM TLAKU
![Page 8: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/8.jpg)
105/3 Jakou práci vykoná plyn při stálém tlaku 0,15 MPa, jestliže se jeho objem zvětší o 2,0 l?
105/4 Jakou práci vykoná plyn, jestliže se jeho původní objem0,2 m3 při stálém tlaku 0,5 MPa ztrojnásobí?
PRÁCE PLYNU - Řešte úlohy:
JWVpW
300´´
?´1022
101515,033
4
WmlV
PaMPap
?´1055,0
32,0
5
12
31
WPaMPap
VVmV
MJJW
JW
VVpW
2,0102´
2,06,0105´
´
5
5
12
![Page 9: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/9.jpg)
105/5 Vodík má hmotnost 5 kg a teplotu O °C. O kolik se musela zvýšit jeho teplota, aby při izobarickém ději vykonal práci 37,4 kJ?
[300 J]
[0,2 MJ]
PRÁCE PLYNU - Řešte úlohy:
mRMWTTR
MmW
TRMmVp
RTMmpV
RTMmpV
m
m
m
m
m
´´
22
11
?Tmol31,8
molkg 10 ·2
2730
5
1-1
1-3–2
KJR
HM
KTCt
kgm
m
o
KT
KT
8,131,85
10 ·2104,37 –33
![Page 10: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/10.jpg)
4. 2. KRUHOVÝ (CYKLICKÝ) DĚJ
je termodynamický děj, při kterém pracovní látka •koná práci •a vrací se do výchozího stavu.
V p-V diagramu je znázorněn uzavřenou křivkou.
p
0 V1 V2 V
![Page 11: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/11.jpg)
4. 2. KRUHOVÝ (CYKLICKÝ) DĚJ
p
0 V1 V2 V
A C
B
expanze A → B → C•plocha V1ABCV2
(práce vykonaná plynem při expanzi)
![Page 12: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/12.jpg)
4. 2. KRUHOVÝ DĚJ
p
0 V1 V2 V
A C
B
expanze A → B → C•plocha V1ABCV2
(práce vykonaná plynem při expanzi)
komprese C → D → A•plocha V1ADCV2
(práce vykonaná okolními tělesy)
D
![Page 13: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/13.jpg)
4. 2. KRUHOVÝ DĚJ
p
0 V1 V2 V
A C
BObsah plochy uvnitř křivky znázorňuje
užitečnou práci vykonanou plynem.
Celková změna VE pracovní látky po ukončení jednoho cyklu je nulová.
∆U = 0
D
W´
![Page 14: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/14.jpg)
ohřívačtěleso, od kterého pracovní látka příjme teplo Q1,T1 - teplota ohřívače
4. 2. KRUHOVÝ DĚJ
ohřívač
PL
T1
Q1
![Page 15: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/15.jpg)
ohřívač těleso, od kterého pracovní látka příjme teplo Q1,T1 - teplota ohřívače
chladič těleso, kterému pracovní látka předá teplo Q2,T2 - teplota chladiče
4. 2. KRUHOVÝ DĚJ
ohřívač
chladič
PL
T1
W´= Q1 - Q2
Q1
Q2
T2
![Page 16: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/16.jpg)
1. termodynamický zákon:
QWWW
UWQU
´´
0
4. 2. KRUHOVÝ DĚJ
21 TTT
ohřívač
chladič
PL
T1
W´= Q1 - Q2
Q1
Q2
T2
![Page 17: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/17.jpg)
Celková práce W´, kterou vykoná pracovní látka během jednoho cyklu, se rovná celkovému teplu Q, které příjme během tohoto cyklu od okolí.
Účinnost η kruhového děje je dána vztahem:
1
2
1
21
1
1´QQ
QQQ
QW
1
2
1
21 1TT
TTT
1
4. 2. KRUHOVÝ DĚJ
QW ´
![Page 18: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/18.jpg)
• je nejznámějším příkladem vratného kruhového děje• skládá se ze čtyř fází:
expanze
1. izotermická
4. 2. KRUHOVÝ DĚJ – CARNOTŮV CYKLUS
p
0VV1 V2
A
B1 - izoterma
p1
p2
![Page 19: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/19.jpg)
• je nejznámějším příkladem vratného kruhového děje• skládá se ze čtyř fází:
expanze
1. izotermická 2. adiabatická
4. 2. KRUHOVÝ DĚJ – CARNOTŮV CYKLUS
p
0VV1 V2
A
B1 - izoterma
p1
p2
C
2 - adiabata
p3
V3
![Page 20: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/20.jpg)
• je nejznámějším příkladem vratného kruhového děje• skládá se ze čtyř fází:
expanze
1. izotermická 2. adiabatická komprese3. izotermická
4. 2. KRUHOVÝ DĚJ – CARNOTŮV CYKLUS
p
0VV1 V2
A
B1 - izoterma
p1
p2
C
2 - adiabata
p3
V3
D
V4
p4
3
![Page 21: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/21.jpg)
• je nejznámějším příkladem vratného kruhového děje• skládá se ze čtyř fází:
expanze
1. izotermická 2. adiabatická komprese3. izotermická4. adiabatická
4. 2. KRUHOVÝ DĚJ – CARNOTŮV CYKLUS
p
0VV1 V2
A
B1 - izoterma
p1
p2
C
2 - adiabata
p3
V3
D
V4
p4
3
4
![Page 22: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/22.jpg)
Účinnost není závislá na druhu použitého plynu.
4. 2. KRUHOVÝ DĚJ – CARNOTŮV CYKLUS
p
0V
A
B
C
DW´
Q1
Q2
21´ QQW ∆Q = 0∆Q = 0
![Page 23: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/23.jpg)
Termodynamické děje lze rozdělit na
vratné (reverzibilní) děje – původního stavu lze dosáhnout obrácením pořadí jednotlivých úkonů.
nevratné (ireverzibilní) děje – probíhají bez vnějšího působení pouze v jednom směru. K dosažení původního stavu je nutno vynaložit určitou energii, která nepatří dané soustavě.
V přírodě jsou všechny reálné děje nevratné.
4. 2. KRUHOVÝ DĚJ
![Page 24: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/24.jpg)
3.103 Na obr. je nakreslen graf kruhového děje s ideálním plynem v diagramu p-V. Sled stavů plynu je ABCA. Určete
a) práci, kterou plyn vykoná při ději zobrazeném úsečkou AB, b) práci, kterou plyn vykoná při ději zobrazeném úsečkou CA, c) práci, kterou plyn vykoná při kruhovém ději ABCA.
KRUHOVÝ DĚJ - Řešte úlohy:
JW
JW
VVppWc
3
36
1212
102,1´
1028102,06,021´
21´)
0´0) WVb
JW
JW
VVpWa
3
36
12
106,3´
1028106,0´
´)
![Page 25: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/25.jpg)
3.104 Na obr. je nakreslen graf kruhového děje s ideálním plynem v diagramu p–V. Sled stavů plynu je ABCDA. Určete
a) práci, kterou plyn vykoná při ději zobrazeném úsečkou AB, b) práci, kterou plyn vykoná při ději zobrazeném úsečkou BC, c) celkovou práci vykonanou při kruhovém ději ABCDA.
KRUHOVÝ DĚJ - Řešte úlohy:
JW
VVppWc3
1212
102,3´
´)
0´0) WVb
JW
VVpWa3
12
104,2´
´)
![Page 26: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/26.jpg)
TEPELNÉ MOTORYPeriodicky pracující stroje
fungující na principu kruhových dějů v plynu.
Tepelný motor o přijímá teplo od teplejšího
tělesa (ohřívače), • část z něj odevzdá
chladnějšímu tělesu (chladiči)
• část přemění na mechanickou práci.
ohřívač
chladič
PL
T1
W´= Q1 - Q2
Q1
Q2
T2
4. 3. DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON
![Page 27: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/27.jpg)
1. TDZ nedovoluje určit směr, ve kterém může TD děj probíhat.
Je možný přenos tepla z teplejšího tělesa na chladnější, ale taky naopak.
Perpetuum mobile 1. druhu:
není možné sestrojit periodicky pracující stroj, který by měl výkon
vetší než příkon.
ohřívač
PL
T1
Q1
chladič
Q2
T2
W´= Q1 - Q2
4. 3. DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON
![Page 28: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/28.jpg)
1. TDZ umožňuje sestrojit
Perpetuum mobile (2. druhu)
Cyklicky pracující stroj pracující podle
tohoto schématu.
(Mohl by trvale pracovat jen ochlazováním jednoho tělesa.)
ohřívač
PL
T1
W´= Q1
Q1
4. 3. DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON
![Page 29: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/29.jpg)
W. Thomsonova a Planckova formulace
Není možné sestrojit periodicky pracující tepelný stroj, který by jen přijímal teplo od ohřívače a vykonal stejně velkou práci.
4. 3. DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON
![Page 30: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/30.jpg)
W. Thomsonova a Planckova formulace
Obr.: 1 - William Thomson - lord Kelvin Obr.: 2 - Max Planck
4. 3. DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON
![Page 31: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/31.jpg)
Clausiova formulace
Není možné, aby studenější těleso samovolně předávalo teplo tělesu teplejšímu.
Obr.: 3 - Rudolf Clausius
4. 3. DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON
![Page 32: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/32.jpg)
W. Thomsonova a Ostwaldova formulace Nelze sestrojit perpetum mobile druhého druhu.
Obr.: 4 - Wilhelm Ostwald
4. 3. DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON
![Page 33: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/33.jpg)
Carnotova formulace Žádný tepelný stroj pracující mezi dvěma teplotami nemůže mít vyšší účinnost než Carnotův stroj pracující mezi stejnými teplotami.
Obr.: 5 - Sadi Carnot
4. 3. DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON
![Page 34: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/34.jpg)
TŘETÍ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON
vyjadřuje nedosažitelnost absolutní nuly.
Popisuje chování látek v blízkosti absolutní nulové teploty
0T
4. 3. (DRUHÝ) TERMODYNAMICKÝ ZÁKON
![Page 35: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/35.jpg)
přeměňují část vnitřní energie paliva v mechanickou energii (hořením, při jaderných reakcích,…)
Skládají se ze tří části:
1. pracovní látky2. ohřívače 3. chladiče
4. 4. TEPELNÉ MOTORY
![Page 36: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/36.jpg)
Rozdělení:
A) Parní motory pracovní látkou je vodní pára z parního kotle.
B) Spalovací motory pracovní látkou je plyn, vznikající hořením paliva uvnitř motoru.
4. 4. TEPELNÉ MOTORY
![Page 37: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/37.jpg)
4. 4. TEPELNÉ MOTORY
A) Parní motory
parní strojprvní tepelný motor vhodný pro využití v průmyslu a dopravě
(konec 18. stol. James Watt)
Obr.: 6
![Page 38: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/38.jpg)
A) Parní motory
4. 4. TEPELNÉ MOTORY
Obr.: 7 - Animované schéma práce stroje.
![Page 39: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/39.jpg)
A) Parní motory
4. 4. TEPELNÉ MOTORY
1 - Píst2 - Pístní tyč3 - Křižák4 - Ojnice5 - Klika čepu ojnice
6 - Excentrický mechanismus (jednoduchý vnější rozvod)7 - Setrvačník8 - Šoupátko9 - Wattův odstředivý regulátor.
Schematický popis jednoválcového parního stroje.
Obr.: 8
![Page 40: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/40.jpg)
A) Parní motory
parní turbínasoustava kol s lopatkami,na které dopadá pára a roztáčí je
4. 4. TEPELNÉ MOTORY
Obr.: 9
![Page 41: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/41.jpg)
B) Spalovací motory
pracovní látkou je plyn, vznikající hořením paliva uvnitř motoru.
Rozdělení:1) zážehový
• čtyřdobý• dvoudobý• trojdobý
4. 4. TEPELNÉ MOTORY
2) vznětový3) proudový4) raketový
![Page 42: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/42.jpg)
Princip:1. sání – otevře se sací ventil a do válce
se nasaje směs paliva a vzduchu, ventil se uzavře
2. komprese – píst stlačí nasátou směs a svíčka ji jiskrou vznítí
3. výbuch – expanze – směs vybuchne a zatlačí na píst
4. výfuk – otevře se výfukový ventil a vyhořelá směs je pístem vytlačena ven
Cyklus se opakuje.
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (1) zážehový - čtyřdobýpracovní látkou je směs benzínových par a vzduchu.
Obr.: 10
![Page 43: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/43.jpg)
Popište princip:
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (1) zážehový - čtyřdobý
Obr.: 11
![Page 44: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/44.jpg)
Pracovní fáze motoru:• sání a komprese
◦ Píst se pohybuje směrem nahoru. ◦ Vzniká podtlak, tím se nasaje do
klikové skříně zápalná směs. ◦ Uzavírá se výfukový a přepouštěcí
kanál. ◦ Směs v prostoru nad pístem se
stlačuje, nastává komprese.
Obr.: 12
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (1) zážehový- dvoudobý
![Page 45: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/45.jpg)
Pracovní fáze motoru:•expanze a výfuk
◦ Před horní úvratí přeskočí jiskra, nastává zážeh a expanze.
◦ Expanzí je píst tlačen dolů. ◦ Spodní hrana pístu uzavírá sací kanál. ◦ Směs v klikové skříni se pohybem
pístu stlačuje. ◦ Při dalším pohybu pístu otevírá horní
hrana pístu výfukový kanál, pak i přepouštěcí kanál a stlačená směs začne vytlačovat zplodiny a dostává se do prostoru nad píst.
Obr.: 12
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (1) zážehový- dvoudobý
![Page 46: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/46.jpg)
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (1) zážehový- dvoudobý
Vizualizace přibližuje význam správně vyladěného výfuku - sledujte proudění zeleně vyznačené čerstvé směsi.
Obr.: 13
![Page 47: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/47.jpg)
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (1) zážehový - dvoudobý
Použití(benzínové motory malých výkonů):
• jednostopá motorová vozidla - mopedy, skútry, • starší automobily - Trabant, Wartburg
• motorové pily, křovinořezy, sekačky na trávu
![Page 48: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/48.jpg)
rotační stroje - Wankelův motor;cyklicky se zvětšuje a zmenšuje prostor mezi válcem a pístem, těžiště se rovnoměrně otáčí
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (1) zážehový - trojdobý
Obr.: 15Obr.: 14 - Felix Wankel
![Page 49: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/49.jpg)
Automobilový průmysl: Citroen Dnes • japonská Mazda
ve sportovních automobilech
• ruská Lada ve vozidlech ozbrojených složek Ruska.
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (1) zážehový - trojdobý
Obr.: 16
![Page 50: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/50.jpg)
dieselový motor - naftový motor - Dieselův motor
• palivo – nafta• tzv. kompresní zapalování • výhodou je velká tažná síla
při nízkých otáčkách
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (2) vznětový
Obr.: 17 - Rudolf Diesel
![Page 51: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/51.jpg)
Pracuje jako čtyřdobý nebo dvoudobý spalovací motor.
Pracovní fáze čtyřdobého vznětového motoru:1. Sání • píst se pohybuje směrem dolů • přes sací ventil nasává vzduch.
2. Komprese • oba ventily jsou uzavřené• píst se pohybuje nahoru a stlačuje nasátý vzduch
(zmenšuje se objem, zvětšuje se tlak a teplota)• do válce je vstříknuto palivo
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (2) vznětový
![Page 52: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/52.jpg)
3. Expanze • oba ventily jsou uzavřené• směs paliva a vzduchu se vznítí a hoří• zvýší se teplota i tlak vzniklých plynů• ty expandují a během pohybu pístu směrem dolů
konají práci
4. Výfuk • píst se pohybuje nahoru• výfukový ventil je otevřený• splodiny z pracovního prostoru válce jsou vytlačovány
ven
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (2) vznětový
![Page 53: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/53.jpg)
• princip akce a reakce• palivo – kerosin
(podobný petroleji)
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (3) proudový
Obr.: 18 - Frank Whittle
![Page 54: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/54.jpg)
části• turbodmychadlo, kterým vstupuje vzduch• kompresor vzduch stlačí• spalovací komora – do stlačeného vzduchu se vstříkne
palivo, zažehnutím směsi se uvolní energie a vznikající horké plyny vycházejí ze spalovací komory a roztáčejí turbínu v zadní části motoru
• (+) velká účinnost, (–) hluk a spotřeba
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (3) proudový
Obr.: 19
![Page 55: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/55.jpg)
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (3) proudový
Obr.: 20
![Page 56: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/56.jpg)
• akce a reakce…• pracuje i ve vzduchoprázdnu (mimo atmosféru)
• použití:vynesení družic, kosmických sond na oběžnou dráhu, pohon raketoplánu
• má zásoby paliva a kyslíku (zápalná směs)
• pevné palivo – připravené předem (použití u pomocných raketových motorů, které se po dosažení rychlosti odhazují)• tekuté palivo – v oddělených zásobnících, lépe se ovládá
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (4) raketový
![Page 57: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/57.jpg)
• pevné palivo
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (4) raketový
Obr.: 21
![Page 58: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/58.jpg)
Raketoplán používá dva
pomocné motory na
tuhé palivo.
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (4) raketový
Obr.: 22
![Page 59: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/59.jpg)
4. 4. TEPELNÉ MOTORY – (4) raketový
• tekuté palivo• výkonnější, účinnější, složitější.• využívá dvě nádrže – na palivo a okysličovadlo
Obr.: 23
![Page 60: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/60.jpg)
Tepelné motory pracují cyklicky v tzv. rozpojeném cyklu (po expanzi je plyn vypuzován a komprimuje se nová dávka).
Expanzní práce plynu je větší než práce kompresní, kterou s plynem konají vnější síly.
4. 4. TEPELNÉ MOTORY
![Page 61: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/61.jpg)
maximální účinnost tepelného motoru pracujícího mezi teplotami T1 a T2 je:
účinnost je tím větší, čím • je teplota ohřívače • je teplota chladiče
1
2
1
21max 1
TT
TTT
4. 4. TEPELNÉ MOTORY
větší menší
![Page 62: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/62.jpg)
Tepelný motor η max η
parní stroj 0,35 0,09 - 0,15
parní turbína 0,60 0,25 - 0,35
plynová turbína 0,55 0,22 - 0,37
čtyřdobý zážehový 0,65 0,20 - 0,33
vznětový motor 0,73 0,30 - 0,42
raketový motor 0,75 0,50
4. 4. TEPELNÉ MOTORY
![Page 63: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/63.jpg)
3.105 Určete maximální účinnost parního stroje, který pracuje s párou teploty 177 °C a jehož chladič má teplotu 42 °C.
3.106 Jaká je teplota chladiče parního stroje, je-li při teplotě páry 200 °C jeho účinnost 21 %?
ÚČINNOST- Řešte úlohy:
1
2max
1
21max
1TTTTT
KTCt
KTCto
o
31542
450177
?
22
11
max
%30
3,04503151
max
max
?473200
%21
2
11
max
tKTCt o
max12
211max
1
21max
1
TTTTTTTT
Ct
KTKT
o101
37421,01473
2
2
2
![Page 64: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/64.jpg)
3.107 Carnotův tepelný stroj má účinnost 12 %. Určete teplo- tu ohřívače a teplotu chladiče, je-li rozdíl jejich teplot 40 °C.
3.108 Carnotův tepelný stroj, jehož ohřívač má teplotu 127 °C, nabere při každém cyklu teplo 20 kJ a odevzdá chladiči teplo 16 kJ. Určete teplotu chladiče.
ÚČINNOST- Řešte úlohy:
TT
TT
TTT
1
11
21
?1620
450127
2
2
1
11
tkJQkJQ
KTCt o
Ct
tt
o40
??
%12
2
1
Cttt
CtKT
KT
o
o
20
6033312,0
40
12
11
1
1
212
1
2
1
2
1
2
1
2 11
QQTT
TT
TT
Ct
KT
KT
o47
32010201016450
2
2
3
3
2
![Page 65: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/65.jpg)
3.109 Tepelný stroj má při teplotě chladiče 7 °C účinnost 40 %. Tato účinnost má být zvýšena na 50 %. O jakou hodnotu se musí zvýšit teplota ohřívače?
3.110 Plyn v tepelném stroji přijal během jednoho cyklu od ohřívače teplo 5,6 MJ a odevzdal chladiči teplo 4,7 MJ. Jakou práci při tom vykonal? Jaká je účinnost tohoto stroje?
ÚČINNOST- Řešte úlohy:
21211
2
21
1
21
1
22
1
21
11
11´
1´
1
´11
TTTT
TTTT
TT
TT
MJQMJQ
7,46,5
2
1
?%50%40
2807
2
1
11
t
KTCt o
CtKT o9393
1
21
21´
QQQQQW
%1616,09,0´
MJW
??´
W
![Page 66: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/66.jpg)
Použitá literatura
Literatura:
BARTUŠKA, K., SVOBODA,E. Molekulová fyzika a termika, Fyzika pro gymnázia. Praha: Prometheus, 2006. ISBN 80-7196-200-7LEPIL, O. Sbírka úloh pro střední školy. Fyzika Praha: Prometheus, 2010. ISBN 978-80-7196-266-3
Obrázky:
Obrázky 1 - 8 [online]. [cit. 2012-07-19]. Dostupné z: [1] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/de/William_Thomson_1st_Baron_Kelvin.jpg/434px-
William_Thomson_1st_Baron_Kelvin.jpg[2] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/Max_planck.jpg[3] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Clausius.jpg[4] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d7/Wilhelm_Ostwald.jpg/545px-Wilhelm_Ostwald.jpg[5] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/80/Sadi_Carnot.jpeg/250px-Sadi_Carnot.jpeg[6] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/82/SwanningtonEngine_01.jpg/800px-SwanningtonEngine_01.jpg[7] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/Steam_engine_in_action.gif[8] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/72/Steam_engine_nomenclature.png/800px-
Steam_engine_nomenclature.png
![Page 67: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/67.jpg)
Použitá literatura
Obrázky 9 - 18 [online]. [cit. 2012-07-23]. Dostupné z: [9] - http://www.automatizace.cz/images/article/5204_a_0509_strnka_17_obraz_0002.jpg[10] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif[11] - http://www.zbynekmlcoch.cz/informace/texty/automobily-motocykly/zazehovy-a-vznetovy-motor-video-princip-demonstrace-
jaky-je-rozdil-mezi-motory [12] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/33/Two-Stroke_Engine.gif[13] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/DEWankel.JPG[14] - http://digitaljournal.com/img/8/7/3/i/5/1/9/o/020823Wankel.jpg[15] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/da/Wankel_Cycle_anim.gif[16] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/DEWankel.JPG[17] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/90/Diesel_1883.jpg[18] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/df/Frank_Whittle_CH_011867.jpg[19] - BARTUŠKA, K., SVOBODA,E. Molekulová fyzika a termika, Fyzika pro gymnázia. Praha: Prometheus, 2006. ISBN 80-7196-200-7Obrázky 11 - 23 [online]. [cit. 2012-07-25]. Dostupné z: [20] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/ce/Turbojet_operation-_centrifugal_flow.png[21] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b2/SolidRocketMotor_CZ.svg/300px-SolidRocketMotor_CZ.svg.png[22] - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/41/Space_Shuttle_Columbia_launching.jpg/712px-
Space_Shuttle_Columbia_launching.jpg[23] - [online]. [cit. 2012-07-24]. Dostupné z:
http://www.cojeco.cz/attach/image/max/89/fc6a/89fc6a847595a535e6cfb22731648cb2.gif
![Page 68: F4 - KRUHOVÝ DĚJ](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061505/568166d0550346895ddadfc5/html5/thumbnails/68.jpg)
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem
„PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“