Сборник задач по физике Курс лекций по физике Оптика Кинематика Теплопроводность Сладости в москве интернет магазин сладостей.

Лекции по физике теория газов

Тепловые, гидравлические, атомные электростанции.

Электрической станцией называется энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую.

Наиболее распространены тепловые электрические станции (ТЭС), использующие тепловую энергию, выделяемую при сжигании органического топлива (твердого, жидкого, газообразного). На тепловых электрических станциях электроэнергия вырабатывается вращающимся генератором, имеющим привод от теплового двигателя, чаще всего паровой, реже газовой турбины. Менее распространены (в основном в удаленных районах) дизельные электростанции.

Тепловые электрические станции

Коэффициент полезного действия современных ТЭС с паровыми турбинами достигает 40 %, с газовыми  турбинами — не превышает 34 %. На ТЭС с паротурбинным приводом возможно использование любого вида топлива; газотурбинные станции пока используют только жидкое и газообразное. Однако паровая турбина не столь маневренна, как газовая. Дело в том, что давление пара, подаваемого в турбину, высокое - до 23,5 МПа и корпус турбины для обеспечения прочности очень массивен. Это не позволяет быстро и равномерно прогреть паровую турбину при пуске. Газовые турбины работают при давлениях рабочего тела не более 1 МПа, их корпус много тоньше, прогрев осуществляется быстрее. Поэтому газотурбинные  агрегаты на ТЭС рассматриваются в перспективе как пиковые - для обеспечения выработки электроэнергии при кратковременном увеличении в ее потребности — для снятия пиков электрической нагрузки.

Появившиеся в 50-е годы нашего века атомные электростанции (АЭС) также имеют паротурбинный привод электрогенератора и отличаются от традиционных ТЭС лишь типом котла (парогенератора). По виду отпускаемой энергии паротурбинные ТЭС на органическом топливе подразделяются на конденсационные электрические станции (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

На КЭС установлены турбоагрегаты конденсационного типа, они производят только электроэнергию.

ТЭЦ отпускают внешним потребителям электрическую и тепловую энергию с паром или горячей водой. Поскольку ТЭЦ связана с предприятием или жилым районом трубопроводами пара или горячей воды, а их чрезмерное удлинение вызывает повышенные теплопотери, станция этого типа обычно располагается непосредственно на предприятии, в жилом массиве или вблизи них.

КЭС связывают с потребителями только линии электропередачи, поэтому она может находиться вдали от потребителя, например, вблизи места добычи топлива. Крупные КЭС, обеспечивающие электроэнергией целые промышленные районы, называются ГРЭС (государственные районные электростанции), их мощность составляет до 2/3 всей электрической мощности ТЭС нашей страны. Это крупные станции. Например, мощность Рефтинской ГРЭС на Урале составляет 3800 МВт. Koмплексы котел — турбина - электрогенератор крупных ТЭС, работающие практически автономно, называются энергоблоками.

Основы термодинамики

Задача 7. Чему равны средние кинетические энергии поступательного и вращательного движения молекул, содержащихся в 2 кг водорода при температуре 400 К.

Дано:

т = 2 кг 

Т = 400 К 

М = 2·10 –3 кг/моль

Решение:

Считаем водород идеальным газом. Молекула водорода – двухатомная. Связь между атомами считаем жесткой, тогда

<Eпост> - ?

 <Eвр> - ?

число степеней свободы молекулы водорода равно 5. В среднем на одну степень свободы приходится энергия: Поступательному движению приписывается три (i = 3), а вращательному две (i= 2) степени свободы. Тогда энергия одной молекулы:

.

Число молекул, содержащихся в массе газа m: , где ν – число молей, NA – число Авогадро. Тогда средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул водорода будет: , (1)

где R = kNA – молярная газовая постоянная.

Средняя кинетическая энергия вращательного движения молекул водорода: . (2)

Подставляя числовые значения и формулы (1) и (2), имеем:

Ответ: 4986 кДж, 3324 кДж.

Внутренняя энергия. Механическая энергия: " потенциальная (определяется взаимным положением взаимодействующих тел) " кинетическая (определяется движением тела) Потенциальная и кинетическая энергия могут превращаться друг в друга. Энергию движения и взаимодействия частиц, составляющих тело, называют внутренней энергией тела. Внутренняя энергия тела не зависит от механического движения тела (как целого) и от положения этого тела относительно других тел.
На главную