Принцип действия тепловых двигателей
Каждый тепловой двигатель состоит из трёх частей: нагревателя с температурой T₁ (он отдаёт теплоту Q₁), рабочего тела (обычно газа) и холодильника с температурой T₂ < T₁ (он принимает теплоту Q₂). Рабочее тело изменяет состояние повторяющимися циклами: берёт Q₁ от нагревателя, совершает работу и отдаёт оставшуюся Q₂ холодильнику. Полезная работа A = Q₁ – Q₂, а КПД равен η = A/Q₁ = (Q₁ – Q₂)/Q₁ (·100 %). Теплоту всегда нужно отдавать холодильнику (второй закон), поэтому всегда η < 1. Французский инженер С. Карно нашёл наибольший КПД идеального двигателя, цикл которого состоит из двух изотерм и двух адиабат (цикл Карно): η_max = (T₁ – T₂)/T₁ (T в кельвинах). Чтобы повысить КПД, нужно повысить температуру нагревателя или понизить температуру холодильника; если T₁ = T₂, двигатель не может совершать работу.
Нарисуйте на доске схему двигателя: «нагреватель → рабочее тело → холодильник» со стрелками Q₁, A, Q₂. Группы подставляют числа (например, Q₁ = 800 Дж, A = 200 Дж) и находят Q₂ и η. Учитель всё время меняет числа.