Физика. Лекция 411.Холодильные машины и тепловые насосы.

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. На этой лекции нам предстоит серьезная работа, но результаты будут заслуживать того что бы потратить на это свои силы и энергию. Речь пойдет о разновидности тепловых машин, которые не являются тепловыми двигателями. Что это? Это холодильные машины и тепловые насосы.

И так мы с вами знаем, что такое тепловой двигатель - это устройство, которое преобразует внутреннюю энергию, как правило, это энергия какого-то топлива в механическую работу. Мы с вами знаем, что любой тепловой двигатель должен состоять из нагревателя, рабочего тела и охладителя. Нагреватель имеет какую-то относительную температуру, охладитель имеет какую-то относительно низкую температуру и, к сожалению, добиться какого-то высокого КПД от теплового двигателя невозможно, потому что для того чтобы он работал в циклическом процессе мы вынуждены, так уж устроена природа, вынуждены часть теплоты, полученного от нагревателя выбрасывать или передавать в холодильник, иначе, не удастся создать циклический процесс. Однако, существует самый лучший тепловой двигатель - это тепловой двигатель, который работает по циклу Карно. И вот давайте вспомним, что представляет из себя цикл Карно и чему равняется КПД такого идеального двигателя.

А что если мы наш цикл Карно развернем в противоположную сторону? Давайте посмотрим что у нас получится...

Само тепло никогда не пойдет от менее нагретого тела к более нагретому телу, в этом содержание второго закона термодинамики. Если бы, например, такое было бы, то мы могли бы построить циклический двигатель, который всю тепловую энергию превращал бы в механическую работу и мы уже об этом с вами говорили. А вот если совершать внешнюю механическую работу в обратном цикле Карно, то мы можем забрать у менее нагретого тела количество теплоты и передать более нагретому телу и естественно нас интересует вопрос насколько это эффективно. И давайте попробуем охарактеризовать каким-то количественным показателем эффективность работы холодильной машины. Что полезного в холодильной машине? То что она забирает тепло у охладителя. Т.е участок цикла Q2 - это полезная часть работы цикла. А что здесь затрачивается? За счет чего работает холодильная машина? За счет того, что мы совершаем механическую работу. Это и затрачивается. Поэтому эффективность работы тепловой машины описывается величиной, которая называется холодильный коэффициент.

Холодильный коэффициент холодильной машины - физическая величина равная отношению количества теплоты, отобранного у охладителя к работе, которая для этого совершается.

А теперь давайте попытаемся рассчитать холодильный коэффициент идеальной тепловой машины...

И смотрите, что у нас получилось очень и очень интересного!!! Давайте посмотрим...

И так мы с вами получили очень интересный и очень важный результат, того что холодильный коэффициент в отличии коэффициента полезного действия может быть больше единицы!!! И так это стоит запомнить.

Но есть еще одна величина, которая характеризует мощность холодильной машины - это хладопроизводительность.

Хладопроизводительность холодильной машины - показывает какое количество теплоты она отбирает у охлаждаемого тела в единицу времени.

И так мы записали, что такое хладопроизводительность, а теперь давайте вернемся к формуле, которую мы записали ранее и отметили двумя звездочками.

И эффективность теплового насоса можно охарактеризовать величиной, которая называется отопительный коэффициент теплового насоса.

Отопительный коэффициент теплового насоса - показывает во сколько раз количество теплоты, доставляемое тепловым насосом больше совершенной для этого работы.

И давайте на конкретном примере рассчитаем чему может быть равен отопительный коэффициент идеального теплового насоса.

На этом мы эту лекцию закончим.

Если тебе понравилось, подпишись на канал и поддержи автора.