якщо перегородку забрати? Чи повернеться газ самовільно через певний час в одну половину посудини? 2. За яких умов коливання маятника можна вважати оборотним процесом?

§ 39. Принцип дії теплової машини

Ми знаємо, що в результаті виконання над газом роботи або передачі йому певної кількості теплоти можна збільшити його внутрішню енергію і, навпаки, за рахунок внутрішньої енергії газу може бути виконана механічна робота. Внутрішня енергія є одним з найдешевших видів енергії. Її можна дістати, спалюючи різні види палива, використовуючи енергію сонячних променів тощо. Разом з тим, на виробництві, транспорті для роботи різних механізмів потрібна механічна енергія. Тому перетворення внутрішньої енергії в механічну є надзвичайно важливим для практичної діяльності людини. Таке перетворення здійснюється за допомогою теплових машин.

З курсу фізики 8-го класу вам відомо, що кожна теплова машина має нагрівник, робоче тіло, яке внаслідок нагрівання виконує роботу (приводить в обертання вал турбіни, рухає поршень тощо), і холодильник.

Як робоче тіло використовується газ (пара). Якщо він знаходиться в циліндрі з рухомим поршнем, то під час його розширення виконується робота, і внутрішня енергія газу (в основному — це кінетична енергія його молекул) частково перетворюється в механічну енергію поршня. Розширення газу може відбуватися ізотермічно чи адіабатно. Щоб у процесі ізотермічного розширення температура залишалася сталою, газу слід передавати кількість теплоти, яка дорівнює зміні його внутрішньої енергії протягом процесу і виконаній поршнем роботі. Під час адіабатного розширення виконана рухомим поршнем робота дорівнює зменшенню внутрішньої енергії газу.

Оскільки циліндр має обмежені розміри, за один хід поршня можна перетворити в механічну енергію також обмежену кількість теплоти. Для того щоб газ міг виконувати роботу і далі, його треба повернути у вихідний стан, тобто надати йому певну кількість теплоти для повернення в початковий стан з більшою внутрішньою енергією. Таку сукупність змін стану газу, в результаті яких він повертається у вихідний стан, називають круговим процесом, або циклом.

За яких змін стану можна дістати цикл? Очевидно, якщо здійснити спочатку розширення газу в якомусь процесі, а потім його стиснути в цьому ж процесі, то не буде виконано корисної роботи, оскільки додатна робота розширення газу