Урок 184. Холодильные машины и тепловые насосы

• Обсуждение тепловых машин, не являющихся тепловыми двигателями: холодильные машины и тепловые насосы.  

• Тема урока: тепловые двигатели, холодильные машины и тепловые насосы.  

• Конспект "три восклицательных знака" для физклассов.  

• Задачи по Кирику и Савченко для подготовки к контрольной работе.  

• Тепловой двигатель преобразует внутреннюю энергию топлива в механическую работу.  

• Состоит из нагревателя, рабочего тела и охладителя.  

• Невозможно достичь 100% КПД из-за необходимости передачи части теплоты в холодильник.  

• Идеальный тепловой двигатель работает по циклу Карно.  

• Цикл состоит из четырех участков: изотермическое расширение, адиабатное расширение, изотермическое сжатие и адиабатное сжатие.  

• КПД идеального двигателя вычисляется через температуры нагревателя и охладителя.  

• Работа в цикле Карно состоит из четырех слагаемых: изотермическое расширение, адиабатное расширение, изотермическое сжатие и адиабатное сжатие.  

• Работа в цикле положительна, так как сумма положительных и отрицательных слагаемых положительна.  

• Обратный цикл Карно происходит в противоположном направлении.  

• Работа в обратном цикле отрицательна, так как сумма положительных и отрицательных слагаемых отрицательна.  

• Для реализации обратного цикла требуется внешняя работа.  

• Холодильные машины отбирают тепло у менее нагретого тела и передают его более нагретому телу.  

• Эффективность работы холодильной машины характеризуется холодильным коэффициентом.  

• Холодильный коэффициент - это отношение полезного количества теплоты к затраченной механической работе.  

• Рассмотрение холодильного коэффициента идеальной тепловой машины.  

• Использование формулы для КПД идеальной тепловой машины.  

• Изменение знаков слагаемых при обратном цикле Карно.  

• Выражение холодильного коэффициента через работу в цикле и теплоты.  

• Объяснение знаков и величин в формуле.  

• Подстановка работы в цикле в формулу для холодильного коэффициента.  

• Приведение к общему знаменателю и упрощение формулы.  

• Запись формулы холодильного коэффициента через температуры.  

• Пример расчета холодильного коэффициента для холодильной машины.  

• Введение понятия хладопроизводительности.  

• Определение хладопроизводительности как мощности холодильной машины.  

• Пример использования хладопроизводительности в бытовых холодильниках.  

• Введение понятия отопительного коэффициента.  

• Объяснение, что отопительный коэффициент показывает эффективность теплового насоса.  

• Формула отопительного коэффициента и его значение.  

• Завтра будет выведена формула для отопительного коэффициента.  

• Для идеальной тепловой машины отопительный коэффициент равен дроби: числитель - температура в комнате, знаменатель - разница температур.  

• Пример: температура на улице -0°C, в комнате -20°C.  

• Отопительный коэффициент идеального теплового насоса: 293/20 = 14.67.  

• Тепловые насосы экономят электроэнергию: на каждый киловатт потребляемой энергии выделяется столько же тепла.  

• Идеальный кондиционер мог бы закачивать почти 15 киловатт тепла на каждый киловатт потребляемой энергии.  

• Реальный кондиционер в режиме теплового насоса потребляет 1.5 кВт и выделяет 3.7 кВт, что экономит электроэнергию в 3.5 раза.  

• Рекомендуется заменять обогревательные устройства на тепловые машины, которые окупаются со временем.  

• Тепловые машины обладают свойством обратимости: могут работать как на обогрев зимой, так и на охлаждение летом.  

• Урок окончен.