Page 33 - fizica-viii

UNITATEA 1 Fenomene termice 31

Motorul termic – extindere în tehnologie Termeni-cheie

⚫ motor termic
Ai observat că? ⚫ sursă caldă – sursă rece
⚫ Este foarte uşor să producem căldură prin efectuare de lucru mecanic, ⚫ randamentul motorului termic
de exemplu frecându-ne mâinile, lovind un metal cu ciocanul etc. ⚫ motoare cu ardere internă
⚫ Capacul pus pe o oală în care fierbe apă se ridică în mod repetat, ceea ⚫ motorul Diesel, motorul Otto
ce dovedeşte că este posibil şi procesul invers, acela de a produce lucru
mecanic din căldură.

Ce crezi?
Se poate transforma căldura integral în lucru mecanic (fig.1)?

Experimentează!
Motorul care pornește și dacă îl răcești

⚫ Vei folosi: motor Stirling (fig.2), uscător de păr, spray refrigerator. Fig. 1 – Locomotiva cu aburi
⚫ Ce constați? Dacă sufli aer cald pe placa inferioară (B) a motorului, transformă căldura degajată la
acesta porneşte singur. Dacă opreşti încălzirea, motorul se opreşte treptat. arderea cărbunelui în lucru mecanic
Dacă, după oprire, răceşti cu spray-ul placa superioară (A), motorul por-
neşte din nou, fără să îl încălzeşti.
⚫ Cum îți explici? Motorul funcţionează dacă există transfer de căldură
de la placa B (mai caldă) la placa A (mai rece).

Reține!
Motorul termic este un dispozitiv capabil să transforme o parte din căl-
dură în lucru mecanic.
Motorul nu transformă energia internă a unui corp în
lucru mecanic, ci doar o parte din energia (căldura) pe Fig. 2 - Motorul Stirling
care acesta o cedează unui corp mai rece. Cele două cor-
puri cu temperaturi diferite (plăcile B şi A ale motorului Știai că?
Stirling) se numesc sursă caldă, respectiv sursă rece. Primul motor cu aburi a fost
Fluxul de energie într-un motor termic: realizat cu 1700 de ani înaintea lui
Q primit – căldura primită de motor de la sursa caldă; James Watt. Motorul lui Heron din
Alexandria folosește forța de reac-
Q cedat – căldura cedată de motor sursei reci; țiune a aburului care iese cu viteză
L – lucrul mecanic efectuat de motor. dintr-o incintă în care fierbe apă.
Conservarea energiei impune relaţia:

Q = |Q | + L
primit cedat
Randamentul motorului este egal cu raportul dintre lucrul mecanic
efectuat de motor şi căldura primită de acesta. Randamentul ne arată cât
la sută din căldura primită de motor este transformată în lucru mecanic.
Q
− |Q
L
_
_
În 1824, inginerul francez
cedat
primit

η = = ___________ | = 1 − |Q cedat | Nicolas Carnot a demonstrat

Q
Q
Q
primit
primit
primit
că randamentul niciunui motor
termic nu poate depăși valoa-
Clasificarea motoarelor termice: rea dată de formula sa celebră
T
• cu ardere externă – combustibilul arde în afara cilindrului, substanţa η = 1 – , unde T este tempera-
2 _

T
1
de lucru fiind alta decât combustibilul. Exemple: motorul cu aburi (com- tura absolută a sursei calde, iar T
1
bustibil: cărbune; substanţă de lucru: aburi) şi motorul Stirling. este temperatura absolută a sur- 2
• cu ardere internă – combustibilul arde în cilindru, fiind în acelaşi sei reci. Din formulă se vede că
timp şi substanţă de lucru. Exemple: motoarele Otto şi Diesel, folosite şi randamentul este tot timpul mai
la maşini. mic decât 1.