3. Теплота и работа
Из сказанного в предыдущем разделе следует, что процесс преобразования теплоты равновесной окружающей среды в работу принципиально возможен, но должен быть организован в два этапа: на первом этапе рассеянная теплота преобразуется во внутреннюю энергию какого-либо вещества, на втором в результате химических или ядерных превращений это вещество может быть использовано как эффективное топливо для теплового двигателя. Такая схема энергообеспечения — с использованием природных кладовых топлива — и преобладает сегодня повсеместно на практике.
Величина, обратная термическому КПД цикла
Q /A
= Tн
/(Tн
– Tо
),
называется тепловым коэффициентом. Она
характеризует эффективность преобразования работы в теплоту и может изменяться в
широких пределах: от нескольких единиц в тепловых насосах, использующих
внутреннюю энергию окружающей среды (вода, грунт или воздух) для обогрева
помещений (рис. 1), до бесконечности в процессах самопроизвольного (при
A
= 0) химического или ядерного
превращения вещества.
|
|
Рис. 1. Схема теплового насоса: 1 — контур циркуляции рабочего тела, 2 — радиатор-теплоотдатчик, 3 — насос с электроприводом, 4 — компрессор, 5 — радиатор-теплоприёмник, 6 — устройство дросселирования рабочего тела. |
Следовательно, возможность эффективного извлечения теплоты из окружающей среды не является чем-то необычным, а есть прямое следствие закона сохранения и превращения энергии. И в России с её холодным климатом широкое применение тепловых насосов в качестве универсальных систем отопления представляется особенно актуальным.
Однако рассчитывать на решение энергетической проблемы с помощью тех же тепловых насосов или других подобных устройств нет оснований: они вырабатывают теплоту, требующую затраты работы и поэтому энергетически непригодную для выполнения её. Иными словами, тепловая энергия, добываемая тепловым насосом из окружающей среды, не является работоспособной.