Číslo projektu Název školy Kód materiálu Název materiálu Autor Tematická oblast Tematický okruh CZ.1.07/1.5.00/34.0811 Gymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II VY_32_INOVACE_42_19 Tepelné motory Mgr. Pavel Lintner Fyzika 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 T 1 a chladičem o teplotě T 2 platí vztah: η max = T 1 T 2 T 1 = 1 T 2 T 1
Tepelný motor T 1 (K) T 2 (K) η max 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 http://www.animatedengines.com/vstirling.html http://www.animatedengines.com/stirling.html [5] [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 [7] http://www.animatedengines.com/otto.html
Dvoudobý zážehový motor 1. sání a komprese 2. expanze a výfuk [8] http://www.animatedengines.com/twostroke.html
Čtyřdobý vznětový (Dieslův) motor 1. sání 2. komprese 3. expanze 4. výfuk [9] http://www.animatedengines.com/diesel.html
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:niederdruck- Turbinenl%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