Gymnázium Vincence Makovského a se sportovními třídami Nové Město na Moravě VY_32_INOVACE_FYZ_RO_11 Digitální učební materiál Sada: Molekulová fyzika a termika Téma: Tepelné motory Autor: Mgr. Jan Rosecký Předmět: Fyzika Ročník: 2. ročník VG Využití: Prezentace určena k výkladu látky z molekulové fyziky a termiky na gymnáziu Anotace: Prezentace se skládá z úvodního opakování, vyvození látky k tématu tepelné motory a závěrečného shrnutí (procvičení učiva). Šedé texty a grafy jsou při výkladu na interaktivní tabuli dopisovány a dokreslovány. Před použitím prezentace je doporučeno je smazat.

Molekulová fyzika a termika Tepelné motory Gymnázium Vincence Makovského se sportovními třídami Nové Město na Moravě Molekulová fyzika a termika Tepelné motory

Opakování Co je perpetuum mobile? Lze sestrojit? Jakou by mělo účinnost? Jaké jsou druhy perpetua mobile? Jak zní první termodynamický zákon? Jak zní druhý termodynamický zákon? Co je motor? K čemu slouží? Jaké druhy motorů znáte? Co mají společného? Čím se liší?

Motor = hnací zařízení – přeměňuje jinou energii na energii pohybovou: – elektrická energie: elektrické motory, elektromotory – vnitřní energie paliva: tepelné motory Obr. 1 Obr. 2

Tepelný motor – důležitá je účinnost motoru (Carnotův vztah, 1830) 𝜼 ≤ 𝜼 𝒎𝒂𝒙 = 𝑻 𝟏 − 𝑻 𝟐 𝑻 𝟏 =𝟏 − 𝑻 𝟏 𝑻 𝟐 𝑇1 = teplota ohřívače, vstupující páry, hořících plynů 𝑇2 = teplota chladiče, odcházející páry, výfukových plynů Nicolas Leonard Sadi Carnot (1796–1832) francouzský fyzik, zakladatel termodynamiky vystudoval polytechniku, sloužil v armádě popsal fyzikální model parního stroje Obr. 3

Tepelný motor 𝜼 ≤ 𝜼 𝒎𝒂𝒙 = 𝑻 𝟏 − 𝑻 𝟐 𝑻 𝟏 =𝟏 − 𝑻 𝟐 𝑻 𝟏 𝜼 ≤ 𝜼 𝒎𝒂𝒙 = 𝑻 𝟏 − 𝑻 𝟐 𝑻 𝟏 =𝟏 − 𝑻 𝟐 𝑻 𝟏 𝑇1 = teplota ohřívače, vstupující páry, hořících plynů 𝑇2 = teplota chladiče, odcházející páry, výfukových plynů Jak dosáhnout co největší účinnosti motoru? malé 𝑇 2 – nelze příliš snížit velké 𝑇 1 – snadnější cesta

Tepelné motory – motory parní – pracovní látka (pára) se získává mimo vlastní motor (v kotli) – parní stroj (1784, Skot J. Watt) – animace – parní turbína (1885, Švéd C. G. Laval, Angličan Ch. A. Parson) – tepelné a atomové elektrárny Obr. 4

Tepelné motory – motory spalovací – pracovní látka hoří přímo uvnitř motoru – zážehový motor (1860, Belgičan J. Lenoir, Němec N. A. Otto) – karburátor (směr vzduchu a benzínu), válec, píst, svíčka, ventily – animace – sání, komprese, výbuch a expanze, výfuk – vznětový motor (1880, Němec R. Diesel) – (vzduch), válec, píst, vstřikovací tryska (nafta), ventily

Tepelné motory – motory spalovací – proudový motor (1940) – raketový motor (Rus K. E. Ciolkovskij, Američan R. H. Godard) – animace Obr. 5

Tepelné motory Ze zadaných údajů vypočtěte 𝜂max: Tepelný motor 𝑇1 [𝐾] 𝑇2 [𝐾] 𝜂max 𝜂 parní stroj lokomotivy 600 390 0,35 0,09–0,15 parní turbína 800 320 0,60 0,25–0,35 plynová turbína 1100 500 0,55 0,22–0,37 čtyřdobý zážehový motor 2800 970 0,65 0,20–0,33 čtyřdobý vznětový motor 2900 770 0,73 0,30–0,42 proudový motor 3000 900 0,70 0,40 raketový motor 4000 1000 0,75 0,50

Zdroje Obr. 1: Soubor:Silniki by Zureks.jpg [online]. Wikipedie: Otevřená encyklopedie, 2008 [cit. 2012-10-25]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Silniki_by_Zureks.jpg licence Creative Commons 3.0 Obr. 2: Soubor:Skoda Yeti – Frontansicht, 14. Juni 2011, Mettmann.jpg [online]. Wikipedie: Otevřená encyklopedie, 2011 [cit. 2012-10-25]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor: Skoda_Yeti_%E2%80%93_Frontansicht,_14._Juni_2011,_Mettmann.jpg licence Creative Commons 3.0 Obr. 3: Soubor:Sadi Carnot.jpeg [online]. Wikipedie: Otevřená encyklopedie, 2011 [cit. 2012-10-25]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Sadi_Carnot.jpeg volné dílo Obr. 4: File:Dampfturbine Laeufer01.jpg [online]. Wikipedie: Otevřená encyklopedie, 2005 [cit. 2012-10-25]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Dampfturbine_Laeufer01.jpg svobodná licence GNU 1.2 Obr. 5: Soubor:V2 engine.jpg [online]. Wikipedie: Otevřená encyklopedie, 2006 [cit. 2012-10-25]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:V2_engine.jpg svobodná licence GNU 1.2