Fyzika - skripta

1. Izobarický děj ()

Gay-Lussacův zákon:

1. Adiabatický děj

Při adiabatickém ději neprobíhá tepelná výměna mezi plynem a okolím: – přírůstek vnitřní energie je roven práci, kterou na něm vykonaly okolní tělesa.

Poissonův zákon: , kde κ je Poissonova konstanta (cp je měrná tepelná konstanta plynu při stálém tlaku a cv při stálém objemu – ).

1. Kruhový děj

Kruhový (cyklický) je děj, při němž je konečný stav stejný jako počáteční. Při zvětšování objemu ze stavu A do B vykoná plyn práci znázorněnou obsahem plochy pod křivkou A1B. Při přechodu plynu ze stavu B do stavu A konají okolní tělesa práci vyznačenou pod křivkou B2A. Obsah plochy uvnitř křivky zobrazuje celkovou práci vykonanou pracovní látkou během jednoho cyklu. Na kruhovém ději jsou založeny tepelné motory.

Protože je počáteční stav totožný s konečným stavem, je a z prvního termodynamického zákona – práce, kterou vykoná pracovní látka je rovna teplu, které přijme.

Účinnost: , kde Q1 je teplo, které látka přijala od ohřívače, a Q2 je teplo, které odevzdala chladiči.

Maximální účinnost:

1. II. termodynamický zákon

Není možné sestrojit cyklicky pracující tepelný stroj, který by jen přijímal teplo od ohřívače a vykonával stejně velkou práci. Takový stroj se nazývá perpetum mobile II. druhu.

Vykonaná práce:

1. Tepelné motory

Přeměňují část vnitřní energie paliva uvolněné hořením na mechanickou energii.

1. Parní stroj

Byl sestrojen 1748 Jamesem Wattem. Účinnost je 9–15 %.

1. Zážehový motor – čtyřdobý

Sestrojil ho 1860 Lenuir – účinnost 20–33 %.

1. nasávání

2. stlačování

3. výbuch – práce

4. výfuk

1. Vznětový motor

1897 – Diesel – účinnost: 30–42 %

1. nasávání

2. adiabatické stlačení vzduchu (t=600°C)

3. vstřik paliva – výbuch

4. výfuk

1. Proudový motor

1 otvor motoru

2 kompresor

3 spalovací komora

4 palivové trysky

5 plynová turbína

6 tryska

7 uzavírací kužel

Vzduch je stlačován kompresorem do spalovacích komor, kam se tryskami přivádí palivo. Jeho hořením se vzduch zahřeje a získá vysoký tlak, prochází přes kola plynové turbíny, která pohání kompresor. Plyn proudí velkou rychlostí z trysky, uzavírací kužel reguluje množství unikajících plynů a tím i rychlost.

1. Raketový motor

Spaluje se palivo s okysličovadlem, které nese raketa s sebou. Účinnost je až 50 %

1. Plynová turbína

Do vzduchu, který se nasává a stlačuje kompresorem, se plynule vstřikuje palivo. Ve spalovací komoře palivo shoří a vzniklý plyn proudí velkou rychlostí do turbíny, která pohání kompresor. Turbíny se používají např. k pohonu elektrických generátorů nebo lodí. Účinnost je 22–37 %.

1. Chladící zařízení

Chladící zařízení je cyklicky pracující stroj. Freon se za tlaku 1,8⋅105 Pa a teplotě –15°C vypařuje ve výparníku (V). Teplo potřebné k vypařování odebírá z chladničky. Ve válci kompresoru (K) se píst posune nahoru, záklopka Z1 se otevře a Z2 je uzavřena. Pára z výparníku se nasává do válce, při posuvu pístu dolů je stlačena na tlak 7,6⋅105 Pa a zahřátá na teplotu 30°C. Pára freonu je natlačena do chladiče (S), ve kterém probíhá tepelná výměna mezi párou a okolním chladnějším vzduchem, pára přitom kapalní a je vytlačována zpět do výparníku.