Тепловой двигатель ● 1

В любом тепловом двигателе имеется три основных функциональных элемента - нагреватель, холодильник и рабочее тело. Двигатель получает энергию от нагревателя, и часть этой энергии идёт на совершение работы, а другая часть отдаётся холодильнику.

Наш канал с дополнительными материалами

Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ

[iron_]

качество сюжета и демонстраций зашкаливает. высший пилотаж. спасибо.
холодильник окружающ среда

[icjhcyd]

Двигатель внутреннего сгорания отличается от данной опытной установки тем, что в ДВС в конце одного цикла и начале следующего происходит сообщение рабочего объема с атмосферой. Таким образом, нагретый газ сбрасывается в атмосферу и взамен забирается холодный. Атмосфера и является холодильником.

[navyguy]

Господи, спасибо Вам огромное!!! Я обожаю Вас и этот канал!!!!

[hrshtrn]

Много видел подобных опытов . Но этот стал для меня шоком по своей простоте ! Спасибо!

[wuixknb]

Роль холодильника играет атмосфера, в которую выделяются выхлопные газы. Тепло рассеивается в окружающей среде.

[aleksvosk]

Гениально! Просто и понятно. Большое спасибо!

[-inred]

очень понятный и качественный контент, спасибо!

[SorokinAU]

Спасибо вам! очень наглядное и качественное объяснение!

[olesoncesvit]

Концовка очень понравилась :)
но уже в общем-то написали тот вариант, который написао бы я: холодный атмофсерный воздух вместе с топливом заходит в цилиндр, сжимается, потом в результате химической реакции горения выделяется тепло, нагревающие рабочее тело, которое к тому же несколько изменилось по химическому составу... после чего оно расширяется, совершая полезню работу, а далее выбрасывается в окружающуу среду и отдает ей некоторое количество тепла....
Конечно, двигатель имеет еще и систему охлаждения стенок цилиндров, однако теоретически двигатель мог бы работать и без системы охлаждени, если сделатт стенки из термостойкого материала, а так же материала имеющего ничтожно малую теплоемкость и теплопроводность... но в реальности часть тепла уходить еще и через радиатор двигателя ( или тот что под капотом или через тот, что отапливает салон)

[myzogvu]

Двигатель Стирлинга с ручным колен валом. 😀

[Agent_Schmied]

1. Система охлаждения
2. Выхлоп тоже не слишком холодный
3. Зима на видео, обогрев салона (но это следствие из первого)
Вот писал я это, и подумалось мне, что это неверно. В эксперименте у нас замкнутая система (как у двигателя Стирлинга, который попортил немало крови Royal Navy, хе-хе), а тут рабочее тело выбрасывается наружу, и температура этого рабочего тела, даже после совершения им работы, высокая.
Это как если бы в эксперименте мы не охлаждали ёмкость с воздухом, а меня ли бы в ней воздух. Так что тут (в Отто-моторе) нет холодильника, а в принципе - холодильник это окружающая среда.

[PILS]

Цикл четырехтактного ДВС отличается от цикла простого теплового двигателя. В ДВС цикл состоит из четырех тактов:
- сначала за счет кинетической энергии маховика поршень движется в низ и наполняя цилиндр свежим зарядом горючей смеси, горючая смесь одновременно является рабочим телом;
-затем за счет энергии маховика поршень движется вверх и сжимает горючую смесь, при этом температура газов поднимается до 350-600 градусов, а давление поднимается до 10-14атм .;
- затем смесь воспламеняется, давление вырастает до примерно 65-80 атм, а температура до 1800-2500 градусов и происходит рабочий ход, поршень движется вниз используя энергию рабочего тела, разогретого газа, при этом газ использует внутреннюю энергию на выполнение работы, возобновляя запас энергии маховика, поэтому температура и давление газа, падает;
-при четвертом такте за счет энергии маховика поршень движется вверх вытесняя отработавшие газы в атмосферу, температура газов в конце такта 400-600 градусов.
50% тепла в ДВС выпускается в атмосферу вместе с отработанными газами в атмосферу через выхлопную трубу, а остальные 50%, которые образовались за счет теплообмена и трения, выходят через систему охлаждения. Поэтому в ДВС нет необходимости в таком холодильнике как у простого теплого двигателя.

[VitalySarychev]

В комментариях часто пишут, что холодильник это окруж среда. Это неверно. Представьте, что вы выбрасываете раскаленные газы в термос и там сохраняете их горячими. Двигатель будет работать . Он не будет работать только если заранее в него не будет поступать холодный воздух. Но это уже не схема Карно . Таким образом, ДВС не является замкнутой системой и его неправильно рассматривать в этой схеме.

[picofarad]

Холодный воздух заходит, нагревается, а потом вылетает в выхлопную трубу на мороз ;)

[alexeysoldatov]

Отличный ролик! Спасибо!
Где бы взять такую модель теплового двигателя, для школы?)

[pycuch_]

Приветствую. ДВС производит работу за счёт сгорания(микровзрывов) топливной смеси, т.е. горение это быстрая химическая реакция окисления, образует продукты разложения в виде газов, которые и толкают поршень вниз. Однако горение относится и к физическому явлению, так как выделяет тепло и свет, в данном случае высокую температуру, которая в свою очередь выше температуры окружающей среды, происходит существенная разность потенциалов, куда и устремляется воздушные массы. Ко всему прочему требуется канальное охлаждение металла двигателя, так как при повышенных температурах есть риск получить деформацию металла. А вот насчёт отказа работы ДВС при одинаковых температурах с окружающей средой не верю, так как поршень толкают продукты разложения, но никак не тепло, можно подвести окислитель "кислород" и реакция продолжится, по крайней мере никто таких опытов не проводил.

[yxykpel]

Суть в том, что физические свойства всего(воздуха, металлов, камней и прочего) зависят от температуры. Это не превычно для физиков-механиков. Или для электриков. Возьмен пружину. Коэффициент упругости при повышении температуры уменьшается (становится мягче). Главное, что б нагревв был очень-очень маленький (обратимый процесс). Пружину можно использовать в качестве рабочего тела. Даже электрический конденсатор, без диэлектрика в вакууме, меняет ёмкость при изменении температуры( меняются геометрические размеры обкладок из за температурного расширения. Значит и его можно использовать в качестве рабочего тела.

[ejupbko]

Есть вопрос: что с температурой. Есть две ёмкости в одной вода при температуре 90 градусов а в другой при температуре 50 градусов. Объём ёмкостей одинаковый. Теплопотерь нет. Мы перемещаем колбу с воздухом множество раз из одной ёмкости в другую. Они придут в конечном итоге к температуре в 70 градусов каждая. Есть ли разница по итоговой температуре в обеих колбах в случае, если мы совершаем работу и не совершаем работу?

[ibepryi]

Отличная анимация покадровая!) Вопросы хитрые, комментариев мало это жаль, разрешите расширить вопрос, если представить, что на видео представлена замкнутая система, в которой холодильник и нагреватель не бесконечны то количество циклов которое может совершить поршень чем ограничено? КПД двигателя? Ведь про подъёме груза работа совершается теплом нагревателя, а при опускании работу совершает сила тяготения...
А в случае с ДВС если представить замкнутую систему и с постоянным ростом Т в холодильнике потеряет ли мощность двигатель? Предположим что кислорода столько сколько нужно для сгорания бензина в системе?

[petro.don]

На холодильник ты, парниша, оперся, радиатор -это и есть холодильник!