Рабочее тело тепловой машины
Рабочее тело тепловой машины — вещество, которое получает теплоту от нагревателя, расширяется и совершает механическую работу, а затем передаёт часть оставшейся энергии холодильнику. Например, в двигателе внутреннего сгорания рабочим телом служат горячие газы.
Рабочее тело является частью термодинамической системы. В разных машинах им могут быть газ, пар или смесь газов. В ходе работы меняются его давление, объём и температура. Обычно рабочее тело многократно проходит один и тот же цикл работы тепловой машины и возвращается в исходное состояние.
Энергетический баланс
За цикл внутренняя энергия рабочего тела в начальном и конечном состояниях одинакова. Поэтому полученная теплота расходуется на совершение работы и передачу энергии холодильнику:
Отсюда работа рабочего тела равна \(A=Q_1-Q_2\). Чтобы машина совершала работу, необходимо, чтобы \(Q_1>Q_2\): часть энергии должна переходить в механическую работу.
Если рабочее тело получило от нагревателя \(Q_1=800\,\text{Дж}\) и отдало холодильнику \(Q_2=500\,\text{Дж}\), то его работа за цикл равна \(A=800-500=300\,\text{Дж}\).
Рабочее тело — не вся тепловая машина и не её нагреватель или холодильник. Нагреватель передаёт энергию, холодильник принимает её, а рабочее тело переносит энергию между ними и совершает работу.
Как изменится работа рабочего тела, если при неизменном \(Q_1\) количество теплоты \(Q_2\), отданное холодильнику, увеличится?
Главное
- Рабочее тело получает теплоту от нагревателя, совершает работу и отдаёт часть энергии холодильнику.
- Для одного цикла выполняется энергетический баланс \(Q_1=A+Q_2\), поэтому \(A=Q_1-Q_2\).
- Рабочим телом могут быть газ, пар или смесь газов; оно не равно всей тепловой машине.