Il ruolo dei motori termici nelle perforazioni. Il ruolo dei motori termici nella vita umana

Al momento è impossibile nominare qualsiasi zona attività produttive persona, ovunque utilizzato impianti termici. Tecnologia spaziale, metallurgia, costruzione di macchine utensili, trasporti, energia, agricoltura, industria chimica, produzione prodotti alimentari- non lontano lista completa industrie economia nazionale, dove è necessario decidere scientifico e problemi tecnici relativi agli impianti di riscaldamento.

Nelle macchine termiche e negli impianti termici, il calore viene convertito in lavoro o il lavoro in calore.

Una turbina a vapore è un motore termico in cui energia potenziale il vapore si trasforma in cinetica e la cinetica in energia meccanica di rotazione del rotore. Il rotore della turbina è direttamente collegato all'albero della macchina operatrice, che può essere un generatore elettrico, un'elica, ecc.

L'uso dei motori termici in trasporto ferroviario particolarmente grande, perché Con l'avvento delle locomotive diesel sulle ferrovie è stato facilitato il trasporto della maggior parte delle merci e dei passeggeri in tutte le direzioni. Le locomotive diesel apparvero sul Soviet linee ferroviarie più di mezzo secolo fa, su iniziativa di V.I. Lenin. I diesel guidano direttamente la locomotiva diesel e con l'aiuto di una trasmissione elettrica - generatori corrente elettrica e motori elettrici. Sullo stesso albero di ciascuna locomotiva diesel è presente un generatore di corrente continua. La corrente elettrica generata dal generatore entra nei motori di trazione situati sugli assi della locomotiva diesel. Una locomotiva diesel è più complessa di una locomotiva elettrica e costa di più, ma non necessita di rete di contatti né di sottostazioni di trazione. La locomotiva diesel può essere utilizzata ovunque linee ferroviarie, e questo è il suo enorme vantaggio. Il diesel è un motore economico; la locomotiva diesel ha abbastanza carburante per lungo raggio. Per trasportare carichi grandi e pesanti, furono costruiti autocarri pesanti, dove invece di motori a benzina apparvero motori diesel più potenti. Gli stessi motori funzionano su trattori, mietitrebbie e navi. L'uso di questi motori facilita notevolmente il lavoro umano. Nel 1897, l'ingegnere tedesco R. Diesel propose un motore ad accensione spontanea che potesse funzionare non solo con benzina, ma anche con qualsiasi altro carburante: cherosene, olio. I motori erano anche chiamati diesel.

La storia dei motori termici ha origini molto lontane. Più di duemila anni fa, nel III secolo a.C. epoca, il grande meccanico e matematico greco Archimede costruì un cannone che sparava utilizzando il vapore.

Oggi nel mondo esistono centinaia di milioni di motori termici. Ad esempio, i motori combustione interna installati su automobili, navi, trattori, imbarcazioni a motore, ecc. L'osservazione che le variazioni della temperatura dei corpi sono costantemente accompagnate da variazioni dei loro volumi risale alla lontana antichità, tuttavia la definizione valore assoluto la relazione di questi cambiamenti appartiene solo ai tempi moderni. Prima dell'invenzione dei termometri, ovviamente, non era possibile pensare a tali definizioni, ma con lo sviluppo della termometria è diventato assolutamente necessario uno studio accurato di questa connessione. Inoltre, tra la fine dell’ultimo XVIII secolo e l’inizio dell’attuale XIX secolo, molti vari fenomeni, che mi ha incoraggiato a misurare attentamente la dilatazione dei corpi dovuta al calore; questi erano: la necessità di correggere le letture barometriche durante la determinazione dell'altitudine, la determinazione della rifrazione astronomica, la questione dell'elasticità di gas e vapori, l'uso gradualmente crescente di metalli per strumenti scientifici e scopi tecnici, ecc.

Prima di tutto, naturalmente, mi sono rivolto alla definizione di espansione dell'aria, che nella sua grandezza era più sorprendente e sembrava più facilmente misurabile. Molti fisici lo ricevettero presto un gran numero di risultati, ma alcuni di essi sono piuttosto contraddittori. Amonton per regolare la sua termometro normale misurò l'espansione dell'aria quando riscaldata da 0° a 80° R e determinò con relativa precisione che era 0,380 del suo volume a 0°. D'altra parte, Nuge nel 1705, utilizzando un dispositivo leggermente modificato, ottenne una volta un numero due volte più grande, e un'altra volta un numero addirittura 16 volte più grande. Anche La Hire (1708) ricevette 1,5 e addirittura 3,5 invece del numero di Amonton. Goakesby (1709) trovò il numero 0,455; Kryukius (1720) -- 0,411; Registri: 0,333; Bonn – 0,462; Muschenbreck--0,500; Lambert (“Pyrometrie”, p. 47) - 0,375; Deluc – 0,372; IT Meyer - 0,3755 e 0,3656; Saussure-0,339; Vandermonde, Berthollet e Monge ricevettero (1786) - 0,4328. Priestley, che ottenne un numero di 0,9375 che si discostava significativamente dal numero reale per l'espansione dell'aria, sostenne, inoltre, che l'ossigeno, l'azoto, l'idrogeno, l'acido carbonico, i vapori degli acidi nitrico, cloridrico, solforico, fluoridrico e l'ammoniaca differiscono tutti nella loro espansione dall'aria. G. G. Schmidt (“Green’s Neues Journ.”, IV, p. 379) ottenne per l'espansione dell'aria il numero 0,3574, per l'ossigeno 0,3213, ed infine per l'idrogeno, l'acido carbonico e l'azoto 0,4400, 0,4352, 0,4787 Morveau e Duvernoy si schierò con l'opinione di Priestley, ma generalmente scoprì che l'espansione dei gas non è del tutto proporzionale al cambiamento di temperatura.

Materiale teorico

Fin dall'antichità l'uomo ha desiderato liberarsi dallo sforzo fisico o alleggerirlo nel muovere qualcosa, avere maggiore forza, velocità.

Sono state create leggende sui tappeti degli aeroplani, sugli stivali delle sette leghe e sui maghi che trasportavano una persona in terre lontane con il movimento di una bacchetta. Quando si trasportavano carichi pesanti, le persone hanno inventato i carrelli perché sono più facili da spostare. Quindi adattarono gli animali: buoi, cervi, cani e soprattutto cavalli. Ecco come apparivano carri e carrozze. Nelle carrozze si cercava la comodità, migliorandole sempre di più.

Il desiderio delle persone di aumentare la velocità ha anche accelerato il cambiamento degli eventi nella storia dello sviluppo dei trasporti. Dal greco "autos" - "se stesso" e dal latino "mobilis" - "mobile". Lingue europee Si formò l'aggettivo “semovente”, letteralmente “automobile”.

Si applicava agli orologi, alle bambole automatiche, a tutti i tipi di meccanismi, in generale, a tutto ciò che serviva come una sorta di aggiunta alla “continuazione”, al “miglioramento” di una persona. Nel XVIII secolo tentarono di sostituire la manodopera con la forza del vapore e applicarono il termine “macchina” ai carri senza cingoli.

Perché l'era dell'auto è iniziata con le prime “auto a benzina” con motore a combustione interna, inventate e costruite nel 1885-1886? Come se si dimenticassero degli equipaggi a vapore e a batteria (elettrici). Il fatto è che il motore a combustione interna ha fatto una vera rivoluzione nella tecnologia dei trasporti. Per molto tempo si è rivelata la più coerente con l'idea di un'auto e quindi ha mantenuto a lungo la sua posizione dominante. La quota di veicoli con motore a combustione interna rappresenta oggi oltre il 99,9% del trasporto stradale globale.<Приложение 1>

Parti principali motore termico

IN tecnologia moderna l'energia meccanica è ottenuta principalmente dall'energia interna del carburante. I dispositivi in ​​cui l'energia interna viene convertita in energia meccanica sono chiamati motori termici. Per eseguire il lavoro bruciando carburante in un dispositivo chiamato riscaldatore, è possibile utilizzare un cilindro in cui il gas viene riscaldato ed espanso e muove un pistone.<Приложение 3>Il gas la cui espansione fa muovere il pistone è chiamato fluido di lavoro. Il gas si espande perché la sua pressione è superiore alla pressione esterna. Ma man mano che il gas si espande, la sua pressione diminuisce e prima o poi diventerà uguale alla pressione esterna. Quindi l'espansione del gas finirà e smetterà di lavorare.

Cosa si dovrebbe fare affinché il funzionamento del motore termico non si interrompa? Affinché il motore possa funzionare ininterrottamente, è necessario che il pistone, dopo aver espanso il gas, ritorni ogni volta nella sua posizione originale, comprimendo il gas allo stato originale. La compressione di un gas può avvenire solo sotto l'influenza di una forza esterna, che in questo caso funziona (la forza della pressione del gas in questo caso compie lavoro negativo). Successivamente possono verificarsi nuovamente processi di espansione e compressione del gas. Ciò significa che il funzionamento di un motore termico deve consistere nella ripetizione periodica di processi (cicli) di espansione e compressione.

Immagine 1

La Figura 1 illustra graficamente i processi di espansione del gas (linea AB) e compressione al volume originale (linea CD). Il lavoro compiuto dal gas durante il processo di espansione è positivo (AF > 0) ed è numericamente uguale all'area della figura ABEF. Il lavoro del gas durante la compressione è negativo (poiché AF< 0) и численно равна площади фигуры CDEF. Полезная работа за этот цикл численно равна разности площадей под кривыми АВ и CD (закрашена на рисунке).

La presenza di un riscaldatore, del fluido di lavoro e di un frigorifero è essenziale condizione necessaria per il funzionamento ciclico continuo di qualsiasi motore termico.

Efficienza del motore termico

Il fluido di lavoro, ricevendo una certa quantità di calore Q1 dal riscaldatore, cede parte di questa quantità di calore, uguale in modulo |Q2|, al frigorifero. Pertanto il lavoro svolto non può essere maggiore di A = Q1 -- |Q2|. Il rapporto tra questo lavoro e la quantità di calore ricevuta dal gas in espansione dal riscaldatore è chiamato efficienza del motore termico:

L'efficienza di un motore termico funzionante a ciclo chiuso è sempre inferiore a uno. Il compito dell'ingegneria termoelettrica è quello di rendere l'efficienza più alta possibile, cioè di utilizzare quanto più calore possibile ricevuto dal riscaldatore per produrre lavoro. Come è possibile raggiungere questo obiettivo?

Per la prima volta, il processo ciclico più perfetto, costituito da isoterme e adiabati, fu proposto dal fisico e ingegnere francese S. Carnot nel 1824.

Ciclo di Carnot.

Supponiamo che il gas si trovi in ​​un cilindro, le cui pareti e pistone sono costituiti da materiale termoisolante e il fondo è costituito da un materiale ad alta conduttività termica. Il volume occupato dal gas è pari a V1.

figura 2

Portiamo la bombola a contatto con il riscaldatore (Figura 2) e lasciamo che il gas si espanda isotermamente e compia lavoro. Il gas riceve una certa quantità di calore Q1 dal riscaldatore. Questo processo è rappresentato graficamente da un'isoterma (curva AB).

Figura 3

Quando il volume del gas diventa uguale ad un certo valore V1"< V2, дно цилиндра изолируют от нагревателя, после этого газ расширяется адиабатно до объема V2, соответствующего максимально возможному ходу поршня в цилиндре (адиабата ВС). При этом газ охлаждается до температуры T2 < T1.

Il gas raffreddato può ora essere compresso isotermamente alla temperatura T2. Per fare ciò bisogna metterlo a contatto con un corpo avente la stessa temperatura T2, cioè con un frigorifero, e il gas deve essere compresso da una forza esterna. Tuttavia, in questo processo il gas non tornerà al suo stato originale: la sua temperatura sarà sempre inferiore a T1.

Pertanto la compressione isotermica viene portata ad un certo volume intermedio V2">V1 (isoterma CD). In questo caso il gas cede al frigorifero una certa quantità di calore Q2, pari al lavoro di compressione compiuto su di esso. Dopodiché , il gas viene compresso adiabaticamente fino al volume V1, mentre la sua temperatura sale a T1 (DA adiabatico) Ora il gas è tornato al suo stato originale, in cui il suo volume è V1, la temperatura è T1, la pressione è p1 e il ciclo può essere ripetuto ancora.

Quindi, nella sezione ABC il gas compie lavoro (A > 0), e nella sezione CDA il lavoro viene svolto sul gas (A< 0). На участках ВС и AD работа совершается только за счет изменения внутренней энергии газа. Поскольку изменение внутренней энергии UBC = -UDA, то и работы при адиабатных процессах равны: АВС = -АDA. Следовательно, lavoro a tempo pieno, eseguito per ciclo, è determinato dalla differenza di lavoro svolto durante i processi isotermici (sezioni AB e CD). Numericamente questo lavoro è uguale all’area della figura delimitata dalla curva del ciclo ABCD.

Solo una parte della quantità di calore QT ricevuta dal riscaldatore, pari a QT1- |QT2|, viene effettivamente convertita in lavoro utile. Quindi, nel ciclo di Carnot lavoro utile A = QT1 - |QT2|.

Riserve interne di energia la crosta terrestre e gli oceani possono essere considerati praticamente illimitati. Ma avere riserve energetiche non basta. È necessario essere in grado di utilizzare l'energia per mettere in movimento macchine utensili in fabbriche e fabbriche, veicoli, trattori e altre macchine, per ruotare i rotori dei generatori di corrente elettrica, ecc. L'umanità ha bisogno di motori, dispositivi in ​​grado di svolgere lavoro.

L'irreversibilità dei processi in natura impone alcune restrizioni alla possibilità di utilizzare l'energia interna per eseguire lavoro nei motori termici.

Il ruolo dei motori termici nello sviluppo dell'ingegneria dell'energia termica e dei trasporti. La maggior parte dei motori sulla Terra sono motori termici, ovvero dispositivi che convertono l'energia interna del carburante in energia meccanica.

Di grande importanza è l'uso dei motori termici (soprattutto potenti turbine a vapore) nelle centrali termoelettriche, dove azionano i rotori dei generatori di corrente elettrica. Oltre l’80% dell’energia elettrica nel nostro Paese viene generata nelle centrali termoelettriche.

Motori termici, turbine a vapore - installati anche su tutti centrali elettriche nucleari. In queste stazioni per prendere vapore alta temperatura Viene utilizzata l'energia dei nuclei atomici.

Inoltre, tutti i principali tipi di trasporto moderno utilizzano prevalentemente motori termici. SU trasporto stradale utilizzare motori a combustione interna a pistoni con formazione esterna miscela combustibile (motori a carburatore) e motori con formazione di miscela combustibile direttamente all'interno dei cilindri (diesel). Gli stessi motori sono installati sui trattori, indispensabili in agricoltura.

Nel trasporto ferroviario fino alla metà del XX secolo. Il motore principale era un motore a vapore. Ora utilizzano principalmente locomotive diesel unità diesel e locomotive elettriche. Ma anche le locomotive elettriche alla fine ricevono energia principalmente dai motori termici delle centrali elettriche.

Il trasporto via acqua utilizza sia motori a combustione interna che potenti turbine a vapore per le grandi navi.

Nell'aviazione, i motori a pistoni sono installati su aerei leggeri e i motori a turbogetto e a reazione, che appartengono anche ai motori termici, sono installati su enormi aerei di linea. Motori jet si applicano anche a razzi spaziali.

Senza motori termici, la civiltà moderna è impensabile. Non avremmo elettricità in abbondanza a basso costo e saremmo privati ​​di ogni forma di trasporto rapido.

La condizione principale per il funzionamento dei motori termici. In tutti i motori termici, il carburante durante la combustione aumenta la temperatura del fluido di lavoro di centinaia o migliaia di gradi rispetto all'ambiente. In questo caso la pressione del fluido di lavoro aumenta rispetto alla pressione ambiente, cioè l'atmosfera, e il corpo funziona grazie alla sua energia interna. Il fluido di lavoro di tutti i motori termici è il gas.

Nessun motore termico può funzionare alla stessa temperatura del fluido di lavoro e dell'ambiente. Capace equilibrio termale non si verificano processi macroscopici; in particolare, non è possibile eseguire alcun lavoro.

Una macchina termica esegue lavoro utilizzando l'energia interna nel processo di trasferimento del calore dai corpi più caldi a quelli più freddi. In questo caso il lavoro svolto è sempre inferiore alla quantità di calore ricevuta dal motore dal corpo caldo (riscaldatore). Una parte del calore viene trasferita ad un corpo più freddo (frigorifero).

Il ruolo del frigorifero. Scopriamo perché, quando funziona un motore termico, parte del calore viene inevitabilmente ceduto al frigorifero.

Durante l'espansione adiabatica del gas in un cilindro (Fig. 45), il lavoro viene svolto a causa della diminuzione dell'energia interna senza trasferimento di calore al frigorifero. Secondo la formula (4.14). In una trasformazione isoterma tutto il calore ceduto al gas risulta essere uguale al lavoro; .

Tuttavia, sia nel primo che nel secondo processo, il lavoro viene svolto durante un'unica espansione del gas ad una pressione pari a quella esterna (ad esempio pressione atmosferica). Il motore deve essere acceso a lungo. Ciò è possibile solo se tutte le parti del motore (pistoni, valvole, ecc.) eseguono movimenti ripetuti a determinati intervalli. Il motore deve ritornare periodicamente al suo stato originale dopo un ciclo di funzionamento; oppure il motore deve subire un processo invariante nel tempo (stazionario) (ad esempio, rotazione continua di una turbina).

Per riportare il gas nella bombola al suo stato originale, deve essere compresso. Per comprimere un gas è necessario compiere del lavoro su di esso. Il lavoro di compressione sarà inferiore al lavoro compiuto dal gas stesso durante l'espansione se il gas viene compresso a una temperatura inferiore, e quindi a una pressione inferiore, rispetto a quanto accaduto durante l'espansione del gas. Per fare ciò è necessario raffreddare il gas prima della compressione o durante il processo di compressione, trasferendo una certa quantità di calore al frigorifero.

Nei motori utilizzati nella pratica, il gas (o vapore) di lavoro completato (scarico) non viene raffreddato prima della successiva compressione, ma viene rilasciato dal motore e il successivo ciclo di funzionamento inizia con una nuova porzione di gas. I gas di scarico hanno una temperatura più elevata rispetto ai corpi circostanti e trasferiscono loro una certa quantità di calore.

Per far ruotare una turbina a vapore, alle sue pale viene continuamente fornito vapore caldo ad alta pressione che, dopo aver completato il lavoro, viene raffreddato e rimosso dalla turbina. Quando il vapore si raffredda e condensa, trasferisce calore ai corpi circostanti.

In una turbina o macchina a vapore, il riscaldatore è una caldaia a vapore e il frigorifero è l'atmosfera o dispositivi speciali per il raffreddamento e la condensazione del vapore di scarico: condensatori. Nei motori a combustione interna, un aumento della temperatura si verifica quando il carburante viene bruciato all'interno del motore e il "riscaldatore" sono gli stessi prodotti caldi della combustione. Il frigorifero funge anche da atmosfera in cui vengono rilasciati i gas di scarico.

Il diagramma schematico di un motore termico è mostrato nel riquadro colorato. Il fluido di lavoro del motore riceve una quantità di calore dal riscaldatore, esegue il lavoro A e trasferisce la quantità di calore al frigorifero.

Un'altra formulazione della seconda legge della termodinamica. L'impossibilità di convertire completamente l'energia interna in lavoro nei motori termici che periodicamente ritornano al loro stato originale è dovuta all'irreversibilità dei processi in natura ed è alla base di un'altra formulazione della seconda legge della termodinamica.

Questa formulazione appartiene allo scienziato inglese W. Kelvin: è impossibile realizzare un processo così periodico, il cui unico risultato sarebbe la produzione di lavoro dovuta al calore prelevato da una fonte.

Entrambe le formulazioni della seconda legge della termodinamica si condizionano a vicenda. Se il calore potesse trasferirsi spontaneamente dal frigorifero al riscaldatore, allora Energia interna potrebbe essere completamente convertito in lavoro da qualsiasi macchina termica.

I motori termici sono necessari per generare elettricità per azionare la maggior parte dei veicoli da trasporto.

Di grande importanza è l'uso di potenti turbine a vapore nelle centrali elettriche per ruotare i rotori dei generatori. Le turbine a vapore vengono installate anche nelle centrali nucleari, dove l'energia dei nuclei atomici viene utilizzata per produrre vapore ad alta temperatura.

Il trasporto moderno utilizza tutti i tipi di motori termici. Nelle automobili vengono utilizzati trattori, mietitrebbie semoventi, locomotive diesel, motori a combustione interna a pistoni, nell'aviazione - turbine a gas, nei razzi spaziali - motori a reazione.

I motori termici hanno alcuni effetti dannosi sull’ambiente:

1. Efficienza del motore termico η < 50 %, следовательно, большая часть энергии топлива рассеивается в окружающем пространстве, вредно влияя на общую экологическую обстановку:
2. le centrali termoelettriche e le automobili emettono prodotti della combustione dei carburanti dannosi per le piante, gli animali e l'uomo (composti dello zolfo, ossidi di carbonio, ossidi di azoto, ecc.);
3. maggiore concentrazione diossido di carbonio nell'atmosfera aumenta" Effetto serra"Terra.

A questo proposito, il problema della conservazione della natura è diventato molto importante. Per salvaguardare l’ambiente è necessario garantire:

1. pulizia efficace dei gas di scarico emessi nell'atmosfera;
2. utilizzare carburante di alta qualità, creando le condizioni per una combustione più completa;
3. aumentare l'efficienza dei motori termici riducendo le perdite per attrito e la combustione completa del carburante, ecc.

L’uso dell’idrogeno come combustibile per i motori termici è promettente: la combustione dell’idrogeno produce acqua. È in corso un’intensa ricerca per creare veicoli elettrici in grado di sostituire le auto a benzina.

Letteratura

Aksenovich L. A. Fisica in Scuola superiore: Teoria. Compiti. Test: libro di testo. indennità per gli istituti che forniscono istruzione generale. ambiente, educazione / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P. 165.

Termodinamica tecnica. Concetti e definizioni di base

Kartashevich A.N., Kostenich V.G., Pontalev O.V.

K 27 Ingegneria termica: ciclo di lezioni frontali. Parte 1. – Gorki: Accademia agricola statale bielorussa, 2011. 48 p.

ISBN 978-985-467-319-6

Vengono considerati i principali parametri e le equazioni di stato gas ideali, concetto e tipi di capacità termica, ideale miscele di gas e metodi per determinarne i parametri. Vengono fornite le formulazioni e le disposizioni fondamentali del primo e del secondo principio della termodinamica, nonché un'analisi dei processi termodinamici fondamentali dei gas ideali.

Per gli studenti delle specialità 1-74 06 01 – Supporto tecnico processi di produzione agricola, 1‑74 06 04 – Supporto tecnico per lavori di bonifica e gestione delle acque, 1‑74 06 06 – Supporto logistico al complesso agroindustriale.

Tabelle 4. Figure 27. Bibliografia. 12.

Revisori: A.S. DOBYSHEV, Dottore in Ingegneria. Scienze, professore, capo. Dipartimento di meccanizzazione dell'allevamento del bestiame e di elettrificazione della produzione agricola (EI “BSAHA”); V.G. SAMOSYUK, Ph.D. econ. scienze, Amministratore delegato Impresa unitaria repubblicana "Centro scientifico e pratico dell'Accademia nazionale delle scienze della Bielorussia per la meccanizzazione agricola".

CDU 621,1 (075,8)

BBK 31.3ya73

Il calore viene utilizzato in tutti i settori dell'attività umana: per generare elettricità, guidare veicoli e vari meccanismi, riscaldare locali, nonché per esigenze tecnologiche.

Il modo principale per ottenere calore oggi è la combustione di combustibili fossili: carbone, petrolio e gas, che soddisfa circa il 90% del fabbisogno energetico dell'umanità. Dati sul consumo energetico nel mondo per l'anno scorso e la sua distribuzione per specie sono presentati nella tabella. 1 .

Tabella 1. Struttura del consumo energetico mondiale nel 1998-2008

Come si può vedere dalla tabella. 1, il consumo energetico globale aumenta di anno in anno. La popolazione e i bisogni umani sono in costante crescita e ciò provoca un aumento della produzione di energia e il tasso di crescita del suo consumo.

Tuttavia, le riserve di petrolio, gas e carbone non sono infinite e, secondo le previsioni, le risorse esplorate potrebbero essere sufficienti: petrolio per 40 anni, gas per 60 anni, carbone per 120 anni. Le riserve naturali di uranio sono sufficienti a soddisfare il fabbisogno energetico mondiale per circa 85 anni.

Un altro fattore che limita l'ulteriore aumento della produzione di energia mediante la combustione di combustibili è il crescente inquinamento dell'ambiente dovuto ai prodotti della combustione. Non meno pericoloso è l'inquinamento termico dell'ambiente, che porta a il riscaldamento globale e il cambiamento climatico, lo scioglimento dei ghiacciai e l’innalzamento del livello del mare.

Nell'energia nucleare ci sono problemi ecologici altro genere legato alla necessità di sepoltura scorie nucleari, il che pone anch'esso grandi difficoltà.

Per determinare i modi più razionali di utilizzare il calore, analizzare l'efficienza dei processi di lavoro degli impianti termici e creare nuovi tipi più avanzati di dispositivi termici, è necessaria la conoscenza fondamenti teorici ingegneria del riscaldamento.