Číslo projektu
CZ.1.07/1.5.00/34.0811
Název školy
Gymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II
Kód materiálu
VY_32_INOVACE_42_19
Název materiálu
Tepelné motory
Autor
Mgr. Pavel Lintner
Tematická oblast
Fyzika
Tematický okruh
Molekulová fyzika a termika
Ročník
2
Datum tvorby
srpen 2013
Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora
Tepelné motory
Tepelné motory přeměňují část vnitřní energie paliva uvolněné hořením (nebo jadernou reakcí) na energii pohybovou. Vnitřní energie paliva se předává pracovní látce (plynu, páře) tepelnou výměnou. Při expanzi koná pracovní látka práci proti vnějším silám. Po expanzi následuje komprese pracovní látky (většinou se jedná o novou dávku). Tepelné motory pracují cyklicky.
Práce vykonaná pracovní látkou při její expanzi musí být větší než práce vykonaná vnějšími silami při její kompresi
Tepelné motory dělíme na:
1. motory s vnějším spalováním (např. parní stroj, parní turbína, Stirlingův motor) 2. motory s vnitřním spalováním (např. zážehový motor, vznětový motor, plynová turbína, raketový motor)
Pro maximální termodynamickou účinnost tepelného motoru pracujícího s ohřívačem o teplotě T1 a chladičem o teplotě T2 platí vztah:
𝜂𝑚𝑎𝑥
𝑇1 − 𝑇2 𝑇2 = =1− 𝑇1 𝑇1
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
1 100
500
0,55
0,22 – 0,37
zážehový motor
2 800
970
0,65
0,20 – 0,33
vznětový motor
2 900
770
0,73
0,30 – 0,42
raketový motor
4 000
1 000
0,75
0,50
Parní stroj – James Watt – 1784
[1]
Parní turbína – Charles Parsons – 1884
[3]
[2]
[4]
Stirlingův motor – Robert Stirling – 1816
[5] http://www.animatedengines.com/vstirling.html http://www.animatedengines.com/stirling.html
[6]
Spalovací motory – historie 1860 – Jean Joseph Étienne Lenoir – první prakticky použitelný zážehový motor
1867 – Nicolaus August Otto – zdokonalení zážehového motoru 1897 – Rudolf Christian Karl Diesel – vznětový naftový motor 1939 – první použití proudového motoru
Čtyřdobý zážehový motor 1. sání 2. komprese 3. expanze
4. výfuk
http://www.animatedengines.com/otto.html [7]
Dvoudobý zážehový motor 1. sání a komprese 2. expanze a výfuk
http://www.animatedengines.com/twostroke.html [8]
Čtyřdobý vznětový (Dieslův) motor 1. sání 2. komprese 3. expanze
4. výfuk
http://www.animatedengines.com/diesel.html [9]
Proudový motor
[10]
http://www.animatedengines.com/jets.html
Raketový motor
[11] [12]
na tuhé palivo
na kapalné palivo http://www.animatedengines.com/jets.html
Použité zdroje: BARTUŠKA, Karel. Fyzika pro gymnázia: Molekulová fyzika a termika. 2. vyd. Praha: Prometheus, 1994, 254 s. ISBN 80-858-4946-1.
SVOBODA, Emanuel aj. Přehled středoškolské fyziky. 4. upravené vydání. Praha: Prometheus, 2006. 515 s. ISBN 80-7196-307-0. Použité obrázky:
[1] Panther. Wikimedia Commons [online]. 14. 8. 2005. [cit. 19. 8. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Steam_engine_in_action.gif [2] Siemens pressebild. Wikimedia Commons [online]. 3. 12. 2005. [cit. 19. 8. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dampfturbine_Montage01.jpg
[3] Wittkowsky, W. Wikimedia Commons [online]. 31. 7. 2007. [cit. 19. 8. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NiederdruckTurbinenl%C3%A4ufer.jpg [4] Wikimedia Commons [online]. 23. 5. 2010. [cit. 19. 8. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:TMW_773__Steam_turbine_generator_set.jpg [5] Wheeler, R. Wikimedia Commons [online]. 4. 12. 2010. [cit. 19. 8. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alpha_Stirling.gif
Použité obrázky: [6] Wheeler, R. Wikimedia Commons [online]. 14. 11. 2007. [cit. 19. 8. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stirling_Animation.gif
[7] Zephyris. Wikimedia Commons [online]. 15. 7. 2010. [cit. 19. 8. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif [8] Schierwagen , A. Wikimedia Commons [online]. 24. 10. 2004. [cit. 19. 8. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif
[9] Tosaka. Wikimedia Commons [online]. 30. 3. 2009. [cit. 19. 8. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diesel_Engine_(4_cycle_running).gif?uselang=cs [10] Wikimedia Commons [online]. 14. 12. 2005. [cit. 19. 8. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turbojet_operation-_axial_flow.png
[11] Pbroks13. Wikimedia Commons [online]. 28. 5. 2009. [cit. 19. 8. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:SolidRocketMotor_CZ.svg [6] Duk. Wikimedia Commons [online]. 8. 12. 2008. [cit. 19. 8. 2013]. Dostupný na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pressure_fed_rocket_cycle_cz.png
