Tepelná energie na mechanickou energii: Jak převést, často kladené otázky a fakta

Tepelné motory jsou nejběžnější zařízení, která přeměňují tepelnou energii na mechanickou energii. Hlavní diskuse v tomto článku je o tom, jak přeměnit tepelnou energii na mechanickou energii.

V tepelném motoru se tepelné vlastnosti plynů, jako je expanze nebo komprese, nebo vlastnosti spojené s fázovými přechody látek využívají k podpoře přeměny energie. Energie uvolněná při přechodu z vysoké teploty na nízkou je transformována na mechanickou energii.

Přečtěte si více o 10+ příkladech tepelné energie na mechanickou energii: Podrobné vysvětlení

Jak přeměnit tepelnou energii na mechanickou energii?

V našem každodenním životě se setkáváme s několika stroji, které přeměňují tepelnou energii na mechanickou energii, jako je tlakový hrnec, elektrárny, spalovací motor, parní stroj atd. Budeme diskutovat o tom, jak v těchto souvislostech probíhá přeměna energie.

• Vnitřní spalovací motory

Motory v automobilech jsou spalovací motory.

Spalovací motor funguje hlavně na základě zapálení a spalování paliva přítomného v motoru. Skládá se z pohyblivého pístu kromě pevného válce. Jakmile je palivo vystaveno vznícení a následnému spalování, plyny expandují, což pohybuje pístem. Pohyblivý píst nyní otáčí klikovým hřídelem, který v konečném důsledku pohání kola vozidla systémem převodů. 

V souladu s tím se tepelná energie ze spalování paliva přeměňuje na mechanickou energii.

• Parní motor

Parní motory jsou druh motorů s vnějším spalováním, kde se palivo spaluje externě.

V parním stroji se voda zpočátku přeměňuje na páru. Tepelná energie přehřáté páry pohybuje pístem tam a zpět ve válci. Tento pohyb zase otáčí klikovým hřídelem, což usnadňuje rotační pohyb hnacího stroje. Dochází tak k přeměně energie z tepelné energie na mechanickou energii.

V současné době jsou parní stroje nahrazeny ekonomičtějšími a účinnějšími zařízeními, jako jsou spalovací motory, elektromotory atd.

• Elektrárny

Hlavním cílem elektrárny je vyrábět elektřinu spalováním paliva, jako je zemní plyn nebo uhlí. Zatímco celková přeměna energie v elektrárně je chemickou energii na elektrickou energii, přechodný proces přeměňuje tepelnou energii na mechanickou energii.

Při spalování paliva se chemická energie přeměňuje na tepelnou energii. Horké plyny vznikající při spalování přeměňují vodu na páru. Tato pára prochází vysokým tlakem a vysokou teplotou, která pak expanduje přes turbínu, roztáčí ji a tím vzniká mechanická energie.

• Tlakový hrnec

Tlakový hrnec je v našem každodenním životě jedním z běžných příkladů přeměny tepelné energie na mechanickou energii.

V tlakovém hrnci přeměňuje teplo z vnějšího činitele (jako je sporák) vodu na páru. Pára má dostatek tepelné energie k pohybu píšťalky vařiče. Pohyb píšťaly vařiče je způsoben mechanickou energií.

• Pohon raket

Součástí přeměny energie v raketových motorech je z tepelné na mechanickou energii.

Raketový motor obsahuje spalovací komoru, ve které je generována tepelná energie horkým stlačeným plynem. Tato energie plynu je často označována jako jeho entalpie. Když se tento horký plyn uvolní, raketový motor přemění entalpii na kinetickou energii (formu mechanické energie). Tato kinetická energie pohání raketu pro její pohon.

Přeměny energie z jednoho druhu na druhý se řídí principem zachování energie.

Přečtěte si více o příkladech zachování mechanické energie: Podrobný náhled

Tepelná energie na mechanickou energii: Často kladené otázky

Popište dva druhy mechanické energie na příkladech.

Poloha a pohyb objektu určují jeho mechanickou energii. Mechanická energie se obecně dělí na:

• Kinetická energie

• Potenciální energie

Kombinace potenciální energie a kinetické energie tělesa dává jeho čistou mechanickou energii.

Kinetická energie těla je energie, kterou má tělo pohyb. NapříkladEnergie, kterou vyvíjíme, když běháme, hrajeme, skáčeme, tančíme atd., je kinetická energie. Pohyb automobilu je způsoben kinetickou energií (mechanickou energií) generovanou motorem.

Potenciální energie tělesa je dána jeho polohou nebo konfigurací. Objekt zvednutý do určité výšky obsahuje gravitační potenciální energii. Skála přítomná na okraji útesu má potenciální energii. Gumička vytažená do krajnosti má elastickou potenciální energii. Hydroelektrická energie se získává z vody uložené v přehradách, protože potenciální energie vody uložené v přehradě se přeměňuje na kinetickou energii rotujících turbín a nakonec na elektrickou energii.

Přečtěte si více o 14+ využití mechanické energie: Podrobné vysvětlení

Co znamená motor s vnějším spalováním? Dát příklad.

Na rozdíl od spalovacího motoru, který spaluje palivo v motoru, motor s vnějším spalováním funguje spalováním paliva mimo motor.

Příklady pro motor s vnějším spalováním jsou:

• Ohřívač vařící vody

• Parní motor

Pracovní účinnost motoru s vnějším spalováním je pouze asi 15-25 % na rozdíl od účinnosti spalovacích motorů, které mají účinnost 35-45 %.

Přečtěte si více o 10+ příkladech mechanické energie k tepelné energii: podrobné vysvětlení

Také čtení:

• Je geotermální energie obnovitelná
• Čistá energie versus hrubá energie
• Jak vypočítat energetické bariéry v povrchové fyzice
• Jak vypočítat energii v tokamakovém reaktoru
• Jak vypočítat energetickou účinnost ve fyzikálních procesech
• Jak zlepšit přeměnu magnetické energie v elektromagnetických railgunech
• Jak navrhnout bezpečnostní systémy založené na elektrické energii pro spolehlivost
• Vzorec pro odvození kinetické energie
• Proč je energetická účinnost ve výpočetní technice důležitá
• Jak solární panely využívají světelnou energii