5. Холодильники й кондиціонери

Холодильною установкою називається пристрій, що працює циклічно і підтримує в холодильній камері температуру більш низьку, ніж у навколишньому середовищі. Це відбувається шля хом переходу деякої кількості теплоти від холодного тіла до тіла з більш високою температурою.

Холодильник передає певну кількість теплоти від менш нагрі того тіла (холодних продуктів у холодильній камері) більш нагрі тому тілу (повітрю в кімнаті), причому для здійснення цього про цесу необхідно здійснювати роботу.

У процесі ізотермічного розширення, що відбувається за тем ператури холодильної камери Т , робоче тіло здійснює роботу і по глинає при цьому від холодильної камери кількість теплоти (₂. Під час ізотермічного стискання робочого тіла, що відбувається за більш високої температури Т нагрівача (атмосфери), останньому передається кількість теплоти (2 . Це відбувається за рахунок робо ти зовнішніх сил.

Робочим тілом у холодильній установці зазвичай є пари легко киплячих рідин — амоніаку, фреону та ін. Енергія підводиться до установки від електричної мережі. За рахунок цієї енергії відбува ється «перекачування» теплоти від холодильної камери до більш нагрітого тіла — навколишнього середовища.

Таким чином, нагрівачу передається більша кількість теплоти, ніж відбирається від холодильної камери: ((₁ = (₂ + А. Отже, темпе ратура холодильної камери Т₂ ще більше знижується, а температу ра нагрівача Т ще більше підвищується.

На завершення уроку можна розглянути принцип роботи кон диціонера.

Для охолодження повітря в кімнаті можна вмонтувати холо дильну машину у вікно так, щоб холодильна камера була оберне на в кімнату, а гарячі трубки були зовні. Тепер тепло відбирається в повітря кімнати, унаслідок контакту з холодильною камерою, і передається зовнішньому повітрю, унаслідок контакту з гаря чими трубками. Саме так і працює кондиціонер. Це, по суті, хо лодильна машина, що охолоджує кімнату за рахунок нагрівання зовнішнього повітря.

Запитання до учнів під час викладу нового матеріалу

1. У яких процесах можливе одержання максимальної роботи за рахунок внутрішньої енергії палива?

2. Як знизити температуру газу перед стисканням, не допускаючи при цьому теплопередачі?

3. Чому в теплових двигунах не можна використати внутрішню енергію океану?

1. Навіщо потрібні нагрівач і холодильник для роботи теплового двигуна?

4. Чому ККД теплового двигуна не може дорівнювати 100 %?

5. Які існують шляхи підвищення ККД теплових двигунів?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ 1. Учимося розв'язувати задачі

1. Яким є максимально можливий ККД двигуна, у якого Т₁ = 2000 К, а Т₂ = 100 °С (як в автомобільного двигуна)?

2. У результаті згоряння палива в тепловому двигуні виділилася кількість теплоти 200 кДж, а холодильнику була передана кіль кість теплоти 120 кДж. Обчисліть ККД теплового двигуна.

3. Порівняйте ККД циклів, зображених на рисунку.

4. В ідеальній тепловій машині, ККД якої — 30 %, газ отримав від нагрівача 10 кДж теплоти. Обчисліть температуру нагріва-ча, якщо температура холодильника — 20 °С. Скільки джоулів теплоти машина віддала холодильнику?