Определение. КПД (Коэффициент полезного действия) теплового двигателя – отношение полезной работы, выполненной рабочим телом, к количеству теплоты, переданной телу от нагревателя.

Если же учесть сохранение энергии: энергия, отошедшая от нагревателя, никуда не исчезает - часть её отводится в виде работы, остальная часть приходит на холодильник:

Получаем:

Это выражение для КПД в частях, при необходимости получить значение КПД в процентах необходимо умножить полученное число на 100. КПД в системе измерения СИ – безразмерная величина и, как видно из формулы, не может быть больше одного (или 100).

Следует также сказать, что данное выражение называется реальным КПД или КПД реальной тепловой машины (теплового двигателя). Если же предположить, что нам каким-то образом удастся полностью избавиться от недостатков конструкции двигателя, то мы получим идеальный двигатель, и его КПД будет вычисляться по формуле КПД идеальной тепловой машины. Эту формулу получил французский инженер Сади Карно (рис. 5):

То есть КПД идеального двигателя зависит только от температур нагревателя и холодильника.

Рис. 5. Сади Карно (Источник)

Для понимания того, какого порядка значения КПД различных тепловых машин, рассмотрим следующую таблицу, в которой приведены различные примеры тепловых двигателей (рис. 6):

Рис. 6.

Темой следующего урока будет рассмотрение тепловых процессов, проходящих без притока теплоты, – адиабатических.

Список литературы

Мякишев Г. Я., Синяков А. З. Молекулярная физика. Термодинамика. – М.: Дрофа, 2010.
Генденштейн Л. Э., Дик Ю. И. Физика 10 класс. – М.: Илекса, 2005.
Касьянов В. А. Физика 10 класс. – М.: Дрофа, 2010.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Интернет-портал «files.school-collection.edu.ru» (Источник)
Фестиваль педагогических идей (Источник)
Кафедра ТЭФ, КМФ (Источник)

Домашнее задание

Стр. 87: № 676–680. Физика. Задачник. 10-11 классы. Рымкевич А. П. – М.: Дрофа, 2013. (Источник)
При сгорании топлива в тепловом двигателе выделилось количество теплоты 20 кДж, а холодильнику передалось 120 кДж. Каков КПД двигателя?
Какой КПД идеальной тепловой машины, если температура нагревателя равна 347, а температура холодильника – 37?
* Может ли процесс, происходящий с газом в тепловом двигателе, быть описан следующим образом в координатах P-V?