Нагреватель и холодильник
В тепловой машине нагреватель передаёт рабочему телу энергию, а холодильник принимает часть энергии, которую нельзя превратить в механическую работу. Благодаря этому рабочее тело может совершать термодинамический цикл и машина — работать непрерывно.
Как происходит передача энергии
За один цикл рабочее тело получает от нагревателя энергию \(Q_1\). Часть этой энергии превращается в механическую работу \(A\), например в работу расширения газа. Оставшаяся часть передаётся холодильнику в виде количества теплоты \(Q_2\). Поэтому выполняется энергетический баланс: полученная теплота равна работе и отданной холодильнику теплоте.
Для самопроизвольной передачи теплоты нагреватель должен быть горячее холодильника: \(T_1>T_2\). Рабочее тело при этом не расходуется: после завершения цикла оно возвращается в исходное состояние. Подробнее его роль рассматривается на странице рабочее тело тепловой машины.
В двигателе внутреннего сгорания горячие продукты сгорания действуют как рабочее тело. Они получают энергию от нагревателя — топлива, расширяются и совершают работу над поршнем, а затем передают часть энергии холодильнику — окружающей среде через стенки двигателя и систему охлаждения.
Холодильник в составе тепловой машины — не обязательно бытовой прибор. Это любое более холодное тело или среда, принимающие теплоту. Бытовая холодильная машина, напротив, специально переносит теплоту от холодного объекта к более тёплой окружающей среде; её принцип описан на странице принцип действия холодильной машины.
Какую роль выполняет холодильник в тепловой машине?
Главное
- Нагреватель передаёт рабочему телу теплоту \(Q_1\), а холодильник принимает теплоту \(Q_2\).
- Для цикла тепловой машины необходимо \(T_1>T_2\) и выполняется баланс \(Q_1=A+Q_2\).
- Холодильник в тепловой машине — холодный источник теплоты, а не обязательно бытовой прибор.