現代の現実は、熱機関の運転。電気モーターでそれらを置き換える多くの試みはこれまで失敗しています。自律システムにおける電力の蓄積に関連する問題は、非常に困難に解決されます。
テクノロジーの問題はまだ関連しています長期使用を考慮した電気バッテリーの製造電気自動車の速度特性は、内燃エンジンを搭載した自動車の速度特性とはかけ離れています。
ハイブリッドエンジンの作成に向けた最初のステップは、巨大都市の有害排出物を大幅に削減し、環境問題を解決することができます。
蒸気エネルギーをエネルギーに変換する能力この運動は古くから知られていました。 130 BC：哲学者アレクサンドリアのヘロンが観客に蒸気玩具-オリピリを贈った。蒸気で満たされた球は、そこから発するジェットの作用により回転します。この現代の蒸気タービンのプロトタイプは、当時は使用されていませんでした。
長年、何世紀にもわたって、哲学者の発達は単なるおもしろいおもちゃだと考えられていました。 1629年、イタリアのD. Branchiがアクティブタービンを作りました。スチームはブレードを備えたディスクを動かし始めました。
その瞬間から、蒸気機関の急速な発展が始まりました。
燃料の内部エネルギーを機械や機構の部品の動きのエネルギーに変換することは、熱機関で使用されます。
マシンの主要部分：ヒーター（外部からエネルギーを取得するためのシステム）、作動流体（有用なアクションを実行）、冷蔵庫。
ヒーターは、作動流体が有用な仕事のために十分な内部エネルギーを蓄積するように設計されています。冷蔵庫は余分なエネルギーを取り除きます。
効率の主な特徴は熱機関の効率。この値は、加熱に費やされたエネルギーのうち、どれだけが有用な作業に費やされているかを示しています。効率が高ければ高いほど、機械の稼働率は高くなりますが、この値は100％を超えることはできません。
ヒーターにQに等しい外部からエネルギーを取得させます1. 作業体は作業Aを行いましたが、冷蔵庫に与えられたエネルギーはQでした。2.
定義に基づいて、効率の値を計算します。
η= A / Q1... A = Q1 -Q2.
したがって、式がη=（Q1 -Q2）/ Q1 = 1-Q2/ Q1, 次の結論を導き出すことができます。
そのようなエンジンを作成することは可能ですか？どの効率が最大になりますか（理想的には100％に等しい）？フランスの理論物理学者で才能のあるエンジニアのサディカルノーは、この質問に対する答えを見つけようとしました。 1824年に、ガスで行われているプロセスに関する彼の理論計算が発表されました。
理想的な機械の背後にある主なアイデアは、理想的なガスを使用して可逆プロセスを実行することです。まず、温度Tでガスを等温膨張させます1...これに必要な熱量はQです1. 後 ガスは熱交換なしで膨張します（断熱プロセス）。温度Tに達した2、ガスは等温で圧縮され、エネルギーQを転送します2...ガスを元の状態に戻すことは断熱的に行われます。
理想的なカルノー熱機関の効率正確な計算は、ヒーターの温度に対する加熱デバイスと冷却デバイスの温度差の比率に等しくなります。これは次のようになります：η=（T1 -T2）/ T1.
熱機関の可能な効率。その式は次のとおりです。η= 1 -T2/ T1、ヒーターとクーラーの温度値にのみ依存し、100％を超えることはできません。
さらに、この比率により、冷凍機が絶対零度に達したときにのみ、熱機関の効率が1に等しくなることを証明できます。ご存知のように、この値は達成できません。
Karnotの理論計算により、あらゆる設計の熱機関の最大効率を決定することができます。
カルノーによって証明された定理は次のように聞こえます。 任意の熱機関は、理想的な熱機関の効率係数よりも大きい効率係数を持つことができる状況にありません。
例1。 ヒーター温度が800の場合の理想的な熱機関の効率はどれくらいですかoC、そして冷蔵庫の温度は500ですo下のC？
T1= 800oС= 1073 K、∆T = 500oC = 500 K、η-？
決定：
定義により：η=（T1 -T2）/ T1.
冷蔵庫の温度は与えられていませんが、ΔT=（T1 -T2）、したがって：
η= ∆T / T1 = 500 K / 1073 K = 0.46。
回答：効率= 46％。
例2。 理想的な熱機関の効率を決定するヒーターから購入した1キロジュールのエネルギーを犠牲にして、有用な作業が650 Jで実行されます。クーラーの温度が400 Kの場合、熱機関のヒーターの温度はいくつですか？
Q1 = 1 kJ = 1000 J、A = 650 J、T2 = 400 K、η-?、 T1 =？
決定：
この問題では、熱設備について話している。その効率は次の式で計算できる。
η= A / Q1.
ヒーターの温度を決定するには、理想的な熱機関の効率の式を使用します。
η=（T1 -T2）/ T1 = 1 -T2/ T1.
数学的変換を実行すると、次の結果が得られます。
T1 = T2 /（1-η）。
T1 = T2 /（1- A / Q1）。
計算してみましょう：
η= 650 J / 1000 J = 0.65。
T1 = 400 K /（1- 650 J / 1000 J）= 1142.8 K
回答：η= 65％、T1 = 1142.8K。
理想的な熱機関は、理想的なプロセスを念頭に置いて設計されています。作業は等温プロセスでのみ実行され、その値はカルノーサイクルのグラフによって制限される領域として定義されます。
実際、フローの条件を作成します温度変化を伴わずにガスの状態を変化させるプロセスは不可能です。周囲の物体との熱交換を排除する材料はありません。断熱プロセスを実行することができなくなります。熱交換の場合、ガス温度は必然的に変化する必要があります。
実際に作成された熱機械の効率条件は、理想的なモーターの効率とは大きく異なります。実際のエンジンでのプロセスの過程は非常に速く発生するため、その体積を変更するプロセスでの作動物質の内部熱エネルギーの変動は、ヒーターからの熱量の流入と冷蔵庫への戻りによって補償することができないことに注意してください。
実際のエンジンはさまざまなサイクルで動作します。
実際に平衡プロセスを作成する現代の技術の条件では、エンジンを（理想に近づけるために）使用することはできません。熱機関の効率は、理想的な熱設備と同じ温度条件を考慮しても、はるかに低くなります。
しかし、カルノーサイクルの効率の計算式の役割は、実際のエンジンの効率向上に取り組むプロセスの出発点となるので、この式を減らさないでください。
理想的な熱と実際の熱を比較するエンジンの場合、後者の冷蔵庫の温度は決して高くないことに注意してください。通常、大気は冷蔵庫と見なされます。大気の温度は、概算でのみ取得できます。経験によれば、内燃機関（略してICE）で発生するように、冷却液の温度はエンジンの排気ガスの温度と同じです。
ICEは私たちの世界で最も一般的です熱機関。この場合の熱機関の効率は、燃焼燃料によって生成される温度に依存します。内燃エンジンと蒸気エンジンの大きな違いは、混合気におけるヒーターの機能とデバイスの作動媒体の融合です。燃焼すると、混合物はエンジンの可動部分に圧力をかけます。
作動ガスの温度上昇は、燃料の特性を大幅に変更します。残念ながら、これを無制限に行うことはできません。エンジンの燃焼室を構成する材料には、独自の融点があります。このような材料の耐熱性は、エンジンの主な特徴であり、効率に大きな影響を与える能力です。
蒸気タービンを考えると、温度入口での作動蒸気が800 Kに等しく、排気ガスが300 Kの場合、この機械の効率は62％です。ただし、実際には、この値は40％を超えません。この減少は、タービンハウジングが加熱されたときの熱損失が原因で発生します。
内部モーターの最高の効率燃焼は44％を超えません。この値を増やすことは近い将来の問題です。材料の性質を変えること、燃料は人類の最高の心が取り組んでいる問題です。
