Silniki cieplne

Silniki cieplne, urządzenia zmieniające ciepło im dostarczone na energię mechaniczną w formie pracy. Silniki cieplne są to między innymi silniki spalinowe, odrzutowe rakietowe, parowe itp.

W silnikach cieplnych odbywają się procesy kołowe to znaczy, że po wykonaniu pewnego cyklu przemian silnik wraca do swojego pierwotnego stanu. Substancja podlegająca tym przemianom w silniku jest nazwana substancją roboczą.

Silniki cieplne wykonują pracę dzięki przepływowi ciepła, zgodnie z drugą zasadą termodynamiki. Przepływ ciepła między ciałami jest możliwy tylko wówczas, gdy istnieje różnica temperatur między nimi. Stąd silnik cieplny musi pobierać ciepło ze źródła i oddawać jego część chłodnicy.

Sprawność silnika cieplnego określa się jako iloraz pracy uzyskanej w nim dzięki pobranemu ze źródła ciepłu i wartości tego ciepła. Ponieważ substancja robocza oddaje część pobranego ciepła chłodnicy, pobrana praca jest mniejsza od ciepła pobranego, a więc sprawność silnika cieplnego nie może być całkowita (praktycznie najlepsze silniki cieple mają sprawność rzędu 30 - 40%).

Ze względu na sposób uzyskiwania energii mechanicznej, silniki cieplne można podzielić na tłokowe (np. spalinowe) i turbinowe.

W silnikach pierwszego typu ciepło powoduje wzrost ciśnienia działającego na tłok umieszczony w cylindrze, a w konsekwencji jego ruch.

W silnikach drugiego typu ciepło powoduje wzrost energii kinetycznej substancji roboczej, który łatwo jest zamieniany na energię kinetyczną łopatek turbin. Ruch tłoka w cylindrze i turbiny po zastosowaniu odpowiednich przekładni jest zamieniany na in. Typu pracę mechaniczną lub na inny rodzaj energii (np. elektrycznej).

Idealnym silnikiem cieplnym, o największej możliwej sprawności, jest silnik Carnota (cykl Carnota).