مقاله در مورد قانون دوم ترمودینامیک
تمام فرآیندهای طبیعی فقط در یک جهت اتفاق میافتند، اما نمیتوانند در جهت مخالف رخ دهند، که معمولاً به عنوان فرآیندهای برگشتناپذیر شناخته میشوند. یک انبه پس از رها شدن از ساقه و افتادن آزادانه به زمین، دیگر هرگز به سمت بالا حرکت نمیکند. کتابی که ما هل میدهیم و سپس متوقف میشود، هرگز به سمت ما برنمیگردد. اگر یک جسم با دمای بالا (جسم داغ) را با یک جسم با دمای پایین (جسم سرد) لمس کنیم، گرما به طور طبیعی از جسم با دمای بالا به جسم با دمای پایین جریان مییابد. ما هرگز فرآیند معکوس را نمیبینیم، جایی که گرما به طور طبیعی از یک جسم سرد به یک جسم گرم منتقل میشود. اگر این فرآیند رخ میداد، جسم سرد سردتر میشد، در حالی که جسم گرم گرمتر میشد. اما در واقعیت، اینطور نیست. فرآیندهای برگشتناپذیر زیادی وجود دارند که به نظر متفاوت از یکدیگر میرسند، اما همه آنها شامل تغییراتی در شکل انرژی و انتقال انرژی از یک جسم به جسم دیگر هستند.
برای مثال، زلزلهی قدرتمندی رخ میدهد که باعث فروریختن ساختمانها میشود (ساختمانها به دلیل انرژی حمل شده توسط امواج زلزله فرو میریزند). آیا تا به حال دیدهاید که هر قسمت از ساختمان فروریخته دوباره به هم بپیوندد و مانند قبل قائم بایستد؟ یا مثلاً یک لیوان به زمین میافتد و میشکند... آیا تا به حال دیدهاید که تکههای شیشه که روی زمین پخش شدهاند دوباره به هم بپیوندند و یک لیوان را تشکیل دهند که مانند قبل کامل باشد؟ هرگز اتفاق نیفتاده است... مثالهای بسیار دیگری نیز وجود دارد.
Untuk menjelaskan proses termodinamika yang terjadi hanya pada satu arah (proses ireversibel), para ilmuwan merumuskan hukum kedua termodinamika. Hukum kedua termodinamika menjelaskan proses apa saja yang bisa terjadi di alam semesta dan proses apa saja yang tidak bisa terjadi. Salah seorang ilmuwan yang bernama R. J. E. Clausius (1822‐1888) membuat sebuah pernyataan berikut :
گرما به خودی خود از یک جسم با دمای بالا به یک جسم با دمای پایین منتقل میشود؛ گرما به خودی خود از یک جسم با دمای پایین به یک جسم با دمای بالا منتقل نمیشود (قانون دوم ترمودینامیک - بیان کلازیوس).
عبارت کلازیوس، بیان خاصی از قانون دوم ترمودینامیک است. این عبارت، بیان خاصی نامیده میشود زیرا فقط در مورد یک فرآیند، یعنی انتقال حرارت، صدق میکند. از آنجا که این عبارت به فرآیندهای دیگر مربوط نمیشود، به یک عبارت کلیتر نیاز داریم. توسعه عبارت کلی قانون دوم ترمودینامیک تا حدودی مبتنی بر مطالعه موتورهای حرارتی بود. بنابراین، ابتدا موتورهای حرارتی را مورد بحث قرار خواهیم داد.
موتور حرارتی
بخش عمدهای از انرژی مورد استفاده ما از انرژی پتانسیل شیمیایی موجود در نفت، گاز و زغال سنگ حاصل میشود. انرژی پتانسیل شیمیایی موجود در نفت، گاز یا زغال سنگ را نمیتوان مستقیماً استفاده کرد. نفت، گاز یا زغال سنگ ابتدا باید سوزانده شوند. معمولاً سوزاندن سوختهای فسیلی (نفت، گاز و زغال سنگ) گرما تولید میکند. گرما را میتوان مستقیماً برای پخت غذا و گرم کردن اتاق استفاده کرد. برای حرکت دادن چیزی (مثلاً حرکت دادن یک وسیله نقلیه)، باید گرما را به انرژی جنبشی یا انرژی مکانیکی تبدیل کنیم (انرژی مکانیکی = انرژی پتانسیل + انرژی جنبشی). تبدیل انرژی مکانیکی به گرما کار بسیار آسانی است، اما تبدیل گرما به انرژی مکانیکی دشوار است. سعی کنید کف دستهایتان را به هم بمالید... کف دستهایتان داغ هستند، درست است؟ وقتی کف دستهایمان را به هم میمالیم (کار میکنیم)، انرژی مکانیکی به گرما تبدیل میشود. این فرآیند بسیار آسان است... حتی گرمای بینهایت را میتوان با انجام کار تولید کرد. اما فرآیند معکوس، یعنی استفاده از گرما برای انجام کار، دشوار است.
دستگاهی که برای مهار گرما جهت انجام کار استفاده میشد، تنها در سال ۱۷۰۰ اختراع شد. دستگاه مورد بحث، موتور بخار بود. موتورهای بخار ابتدا برای پمپاژ آب از معادن زغال سنگ استفاده میشدند. لازم به ذکر است که اولین استفاده از موتورهای بخار قبل از آن رخ داد که دانشمندان میدانستند گرما در واقع انرژی منتقل شده به دلیل اختلاف دما است (قانون اول ترمودینامیک هنوز تدوین نشده بود).
استفاده از موتورهای بخار در آن زمان احتمالاً بر اساس تجربیات روزمره بوده است که نشان میداد بخار میتواند اشیا را به حرکت درآورد. موتورهای بخار، موتورهای حرارتی (موتور حرارتی = وسیلهای برای تبدیل گرما به انرژی مکانیکی) محسوب میشوند. امروزه، موتورهای بخار برای تولید انرژی الکتریکی استفاده میشوند. موتورهای حرارتی مدرن، موتورهای احتراق داخلی (موتور خودرو، موتور موتورسیکلت و غیره) هستند.
ایده اصلی پشت استفاده از موتور حرارتی این است که گرما تنها در صورتی میتواند به انرژی مکانیکی تبدیل شود که اجازه جریان یافتن از ناحیهای با دمای بالا به ناحیهای با دمای پایین را داشته باشد. در طول این فرآیند، مقداری از گرما به انرژی مکانیکی تبدیل میشود (مقداری از گرما برای انجام کار استفاده میشود)، در حالی که مقداری از گرما به ناحیهای با دمای پایین دفع میشود. فرآیند تبدیل انرژی و انتقال انرژی در یک موتور حرارتی در نمودار نشان داده شده است.
دمای بالا (T)H) و دمای پایین (TL) همچنین دمای کارکرد موتور نامیده میشود. گرمایی که از یک مکان با دمای بالا جریان مییابد با نماد Q نشان داده میشود.Hدر حالی که گرمایی که به مکانی با دمای پایین آزاد میشود با نماد Q نشان داده میشود.L. وقتی از مکانی با دمای بالا به مکانی با دمای پایین جریان مییابد، مقداری QH به انرژی مکانیکی تبدیل میشود (برای انجام کار استفاده میشود)، مقداری از آن به صورت Q آزاد میشودLدر واقع ما واقعاً امیدواریم که همه QH میتوان آن را به W تبدیل کرد، اما تجربه روزمره نشان میدهد که این غیرممکن است. همیشه مقداری گرما از دست میرود. بنابراین، بر اساس پایستگی انرژی، میتوان نتیجه گرفت که QH = W + QL.
حال بیایید یک موتور حرارتی را که معمولاً برای تبدیل گرما به انرژی مکانیکی استفاده میشود، بررسی کنیم. توجه به این نکته مهم است که ما فقط موتورهای حرارتی را در نظر میگیریم که کار مداوم انجام میدهند. برای اینکه کار به طور مداوم انجام شود، گرما باید به طور مداوم از یک ناحیه با دمای بالا به یک ناحیه با دمای پایین جریان یابد. اگر گرما فقط یک بار جریان یابد، کار انجام شده توسط موتور حرارتی نیز فقط یک بار انجام خواهد شد (انرژی مکانیکی تولید شده بسیار کم خواهد بود). بنابراین، موتور حرارتی نمیتواند به طور بهینه مورد استفاده قرار گیرد. یک موتور حرارتی در صورتی میتواند به طور بهینه مورد استفاده قرار گیرد که به طور مداوم کار انجام دهد. به عبارت دیگر، انرژی مکانیکی تولید شده توسط موتور حرارتی برای استفاده جهت جابجایی چیزی کافی است.
موتور بخار
موتورهای بخار از بخار آب به عنوان واسطه انتقال حرارت استفاده میکنند. بخار به عنوان مادهی فعال موتور بخار شناخته میشود. دو نوع موتور بخار وجود دارد: موتورهای بخار رفت و برگشتی و موتورهای بخار توربینی (توربینهای بخار). طراحی آنها کمی متفاوت است، اما هر دو نوع شباهتهایی دارند: آنها از بخاری استفاده میکنند که با سوزاندن نفت، گاز، زغال سنگ یا انرژی هستهای گرم میشود.
موتور بخار از نوع رفت و برگشتی
آب موجود در یک ظرف معمولاً در فشار بالا گرم میشود. از آنجا که در فشار بالا گرم میشود، فرآیند جوشیدن در دمای بالا رخ میدهد. دما با فشار نسبت مستقیم دارد. هرچه دمای بخار بالاتر باشد، فشار بخار بیشتر است. این بخار با دما یا فشار بالا از طریق دریچه ورودی حرکت میکند و در مقابل پیستون منبسط میشود. با انبساط، بخار پیستون را هل میدهد و باعث حرکت آن به سمت راست میشود.
مقداری از گرمای بخار به انرژی جنبشی تبدیل میشود. وقتی پیستون به سمت راست حرکت میکند، چرخ متصل به پیستون میچرخد (1). پس از نیم چرخش، چرخ، پیستون را به موقعیت اولیه خود هل میدهد (2). وقتی پیستون به سمت چپ حرکت میکند، شیر ورودی به طور خودکار بسته میشود، در حالی که شیر خروجی به طور خودکار باز میشود. بخار توسط کندانسور متراکم شده و به شبنم تبدیل میشود. سپس، آب موجود در کندانسور دوباره به داخل ظرف پمپ میشود تا دوباره جوش بیاید. و به همین ترتیب… از آنجا که این فرآیند به طور مکرر اتفاق میافتد، پیستون به طور مداوم به سمت راست و چپ حرکت میکند. از آنجا که پیستون به طور مداوم به سمت راست و چپ حرکت میکند، چرخ نیز به طور مداوم میچرخد. چرخش چرخ معمولاً برای جابجایی چیزی استفاده میشود.
توربین بخار
اصل کار توربین بخار اساساً مشابه موتور بخار رفت و برگشتی است. تفاوت این است که موتور بخار رفت و برگشتی از پیستون استفاده میکند، در حالی که توربین بخار از توربین استفاده میکند. در موتور بخار رفت و برگشتی، ابتدا گرما به انرژی جنبشی انتقالی پیستون تبدیل میشود. پس از آن، انرژی جنبشی انتقالی پیستون به انرژی جنبشی چرخشی چرخ دوار تبدیل میشود. در توربین بخار، گرما مستقیماً به انرژی جنبشی چرخشی توربین تبدیل میشود. توربین میتواند به دلیل اختلاف فشار بچرخد. دمای بخار بالای تیغه بسیار بیشتر از دمای بخار زیر تیغه است. تیغه یک صفحه نازک است که در مرکز توربین قرار دارد. دما مستقیماً با فشار متناسب است. از آنجا که دمای بخار بالای تیغه بیشتر از دمای بخار زیر تیغه است، فشار بخار بالای تیغه بیشتر از فشار زیر تیغه است. این اختلاف فشار باعث میشود که بخار تیغه را به سمت پایین هل دهد و باعث چرخش توربین شود. جهت چرخش توربین در شکل نشان داده شده است.
لازم به ذکر است که اصل کار موتور بخار بر اساس نمودار انتقال انرژی است که در بالا توضیح داده شد. در این حالت، انرژی مکانیکی میتواند با جریان یافتن گرما از یک جسم یا مکان با دمای بالا به یک جسم یا مکان با دمای پایین تولید شود. بنابراین، اختلاف دما در موتور بخار ضروری است.
اگر به نحوهی کار یک موتور بخار رفت و برگشتی توجه کنید، متوجه خواهید شد که پیستون میتواند همچنان به چپ و راست حرکت کند، حتی اگر هیچ اختلاف دمایی وجود نداشته باشد (بدون کندانسور یا پمپ). پیستون به دلیل انبساط بخار با دمای بالا یا فشار بالا میتواند به راست حرکت کند. در این حالت، مقداری از گرمای موجود در بخار به انرژی جنبشی انتقالی پیستون تبدیل میشود. این انرژی جنبشی انتقالی پیستون سپس به انرژی جنبشی چرخشی چرخ چرخان تبدیل میشود. پس از تکمیل نیم دور چرخش، چرخ، پیستون را به سمت چپ هل میدهد. هنگامی که چرخ، پیستون را به سمت چپ هل میدهد، انرژی جنبشی چرخشی چرخ دوباره به انرژی جنبشی انتقالی پیستون تبدیل میشود. با حرکت پیستون به سمت چپ، بخار موجود در سیلندر را به بیرون میراند. همزمان، سوپاپ دود باز میشود.
بنابراین، بخار رانده شده توسط پیستون، دوستش را به زیر سوپاپ خروجی هل میدهد. حال، اگر دمای بخار زیر سوپاپ خروجی برابر با دمای بخار رانده شده توسط پیستون باشد، تمام انرژی جنبشی انتقالی پیستون دوباره به انرژی داخلی بخار تبدیل میشود. انرژی داخلی مستقیماً با دما متناسب است. اگر انرژی داخلی بخار افزایش یابد، دمای بخار افزایش مییابد. دما مستقیماً با فشار متناسب است. اگر دمای بخار افزایش یابد، فشار بخار نیز افزایش مییابد. بنابراین، فشار بخار آزاد شده از طریق سوپاپ خروجی برابر با فشار بخار ورودی از طریق سوپاپ ورودی است. پیستون به طور مداوم به سمت راست و چپ حرکت میکند، اما هیچ انرژی جنبشی کل قابل استفادهای وجود نخواهد داشت (هیچ کار کل تولید نمیشود). بنابراین انرژی جنبشی دریافت شده توسط پیستون در طول فرآیند انبساط (پیستون به سمت راست حرکت میکند) در طول فرآیند تراکم (پیستون به سمت چپ حرکت میکند) به بخار بازگردانده میشود.
نتیجه گرفته میشود که اختلاف دما در موتور بخار هنوز ضروری است. این اختلاف دما در موتور بخار را میتوان با استفاده از یک کندانسور به دست آورد. هنگامی که دما و فشار بخار زیر دریچه خروجی بسیار کمتر از دما و فشار بخار در سیلندر باشد، هنگامی که پیستون به سمت چپ حرکت میکند، مقدار فشاری که پیستون بر بخار وارد میکند بسیار کمتر از مقدار فشاری است که بخار هنگام حرکت پیستون به سمت راست بر پیستون وارد میکند. به عبارت دیگر، مقدار کاری که پیستون بر بخار انجام میدهد بسیار کمتر از مقدار کاری است که بخار بر پیستون انجام میدهد. بنابراین تنها بخش کوچکی از انرژی جنبشی پیستون به بخار بازگردانده میشود. بنابراین، کل انرژی جنبشی یا کل کار تولید شده وجود خواهد داشت. این کل انرژی جنبشی برای حرکت چیزی استفاده میشود.
موتور احتراق داخلی
موتورهای موتورسیکلت و اتومبیل نمونههایی از موتورهای احتراق داخلی هستند. به آنها موتورهای احتراق داخلی گفته میشود زیرا فرآیند احتراق در داخل یک سیلندر بسته رخ میدهد. موتورهای احتراق داخلی نتیجه مهندسی مفهوم تراکم و انبساط آدیاباتیک هستند که در قانون اول ترمودینامیک توضیح داده شده است.
ما فقط موتورهای احتراق داخلی را که از بنزین و گازوئیل به عنوان سوخت استفاده میکنند، بررسی خواهیم کرد. بنزین و گازوئیل فرآوردههای نفتی هستند و بنابراین دارای انرژی پتانسیل شیمیایی میباشند. انرژی پتانسیل شیمیایی موجود در بنزین و گازوئیل ابتدا از طریق فرآیند احتراق به گرما تبدیل میشود. گرمای تولید شده از طریق احتراق سپس به انرژی مکانیکی تبدیل میشود. این انرژی مکانیکی همان چیزی است که به موتورسیکلت یا ماشین اجازه حرکت میدهد. چرخه در یک موتور بنزینی چرخه اتو نامیده میشود، در حالی که چرخه در یک موتور دیزل چرخه دیزل نامیده میشود. یک چرخه یک فرآیند ترمودینامیکی برگشتپذیر است. ابتدا بیایید چرخه اتو را مورد بحث قرار دهیم.
چرخه اتو
این نمودار یک موتور احتراق داخلی چهار زمانه است. مخلوطی از بخار هوا و بنزین از کاربراتور به داخل سیلندر جریان مییابد، در حالی که پیستون به سمت پایین حرکت میکند (کورس مکش). مخلوط هوا و بخار بنزین در سیلندر سپس به صورت آدیاباتیک فشرده میشود، در حالی که پیستون به سمت بالا حرکت میکند (کورس تراکم). از آنجا که به صورت آدیاباتیک فشرده میشود، دما و فشار مخلوط افزایش مییابد. همزمان، شمع جرقه میزند و مخلوط را مشتعل میکند. با سوختن، دما و فشار گاز افزایش مییابد. گاز با دمای بالا و فشار بالا در مقابل پیستون منبسط میشود و آن را به سمت پایین هل میدهد (کورس انبساط). سپس گاز سوخته شده از طریق سوپاپ دود آزاد شده و به سمت لوله اگزوز هدایت میشود (کورس اگزوز). سوپاپ دود دوباره باز میشود و چهار مرحله تکرار میشود.
لازم به ذکر است که هدف از مرحله تراکم آدیاباتیک، افزایش دما و فشار مخلوط بخار هوا و بنزین است. احتراق در فشار بالا، دما و فشار بسیار بالایی ایجاد میکند. در نتیجه، نیروی رانش (F = PA) تولید شده در طول فرآیند انبساط بسیار زیاد است. این امر باعث میشود موتور موتورسیکلت یا ماشین قدرتمندتر شود. حتی بدون تراکم، مخلوط بخار هوا و بنزین میتواند هنگام ایجاد جرقه توسط شمع، مشتعل شود. با این حال، دما و فشار گاز احتراق شده خیلی زیاد نیست، بنابراین نیروی رانش حاصل نیز کم است. در نتیجه، موتور قدرت کمتری پیدا میکند.
فرآیند تبدیل انرژی و انتقال انرژی در یک موتور احتراق داخلی چهار زمانه را میتوان به شرح زیر توضیح داد: در طول احتراق، انرژی پتانسیل شیمیایی موجود در بنزین و انرژی موجود در هوا به گرما تبدیل میشود. مقداری از گرما در میله پیستون و میل لنگ به انرژی مکانیکی تبدیل میشود، در حالی که مقداری از آن از طریق لوله اگزوز آزاد میشود. بیشتر انرژی مکانیکی موجود در میله پیستون و میل لنگ در وسیله نقلیه (که وسیله نقلیه را به حرکت در میآورد) به انرژی مکانیکی تبدیل میشود، در حالی که بخش کوچکی از آن به گرما تبدیل میشود. گرما توسط اصطکاک تولید میشود.
فرآیند انبساط و تراکم آدیاباتیک در چرخه اتو را میتوان با نمودار زیر نشان داد. این نمودار یک مدل ایدهآل از فرآیندهای ترمودینامیکی رخ داده در یک موتور احتراق داخلی بنزینی را نشان میدهد.
مخلوطی از بخار هوا و بنزین وارد سیلندر میشود (a). سپس مخلوط بخار هوا و بنزین به صورت آدیاباتیک فشرده میشود (a-b). توجه داشته باشید که حجم سیلندر کاهش مییابد. مخلوط بخار هوا و بنزین در حجم ثابت گرم میشود - مخلوط سوزانده میشود (b-c). گاز سوخته شده دچار انبساط آدیاباتیک میشود (c-d). در حجم ثابت خنک میشود - گاز سوخته شده به لوله اگزوز تخلیه میشود و مخلوط جدیدی از هوا + بخار بنزین وارد سیلندر میشود (d-a).
مخلوطی از بخار هوا و بنزین وارد سیلندر میشود (a). سپس مخلوط بخار هوا و بنزین به صورت آدیاباتیک فشرده میشود (a-b). توجه داشته باشید که حجم سیلندر کاهش مییابد. مخلوط بخار هوا و بنزین در حجم ثابت گرم میشود - مخلوط سوزانده میشود (b-c). گاز سوخته شده دچار انبساط آدیاباتیک میشود (c-d). در حجم ثابت خنک میشود - گاز سوخته شده به لوله اگزوز تخلیه میشود و مخلوط جدیدی از هوا + بخار بنزین وارد سیلندر میشود (d-a).
چرخه دیزل
اصول کار موتور دیزل مشابه موتور بنزینی است. تفاوت در مرحله اولیه فشرده سازی آدیاباتیک است (فشرده سازی آدیاباتیک = فشرده سازی که آنقدر سریع انجام می شود که گرما فرصت ورود یا خروج از سیستم را ندارد. سیستم در این مورد یک سیلندر است). در حالی که در موتور بنزینی، آنچه فشرده می شود مخلوطی از بخار هوا و بنزین است، در موتور دیزل فقط هوا فشرده می شود. فشرده سازی آدیاباتیک باعث افزایش دما و فشار هوا می شود. در مرحله بعد، انژکتور، که به آن انژکتور نیز گفته می شود، گازوئیل را اسپری می کند. از آنجا که دما و فشار هوا از قبل بسیار بالا است، وقتی گازوئیل به داخل سیلندر اسپری می شود، گازوئیل بلافاصله مشتعل می شود. نیازی به شمع نیست. به مقدار فشار نشان داده شده در نمودار زیر توجه کنید. آن را با مقدار فشار نشان داده شده در نمودار چرخه اتو مقایسه کنید .
این نمودار یک چرخه دیزل ایدهآل را نشان میدهد. در ابتدا، هوا به صورت آدیاباتیک فشرده میشود (a-b)، سپس در فشار ثابت گرم میشود - انژکتور گازوئیل را اسپری میکند و احتراق رخ میدهد (b-c)، گاز سوخته شده دچار انبساط آدیاباتیک میشود (c-d)، در حجم ثابت خنک میشود - گاز سوخته شده از طریق لوله اگزوز خارج میشود و هوای تازه وارد سیلندر میشود (d-a).
بر اساس توضیحات بالا، میتوان نتیجه گرفت که هر موتور حرارتی اساساً یک مادهی عامل خاص دارد. مادهی عامل برای موتور بخار آب، مادهی عامل برای موتور بنزینی هوا و بخار بنزین و مادهی عامل برای موتور دیزل هوا و گازوئیل است. مادهی عامل معمولاً گرما را در دمای بالا (Q H ) جذب میکند، کار انجام میدهد (W)، سپس گرمای باقیمانده را در دمای پایینتر (Q L ) آزاد میکند. از آنجا که انرژی پایسته است، پس Q H = W + Q L.
راندمان موتور حرارتی
راندمان (e) یک موتور حرارتی، نسبت بین کار (W) انجام شده توسط موتور و گرمای ورودی در دمای بالا (QH) است . از نظر ریاضی، میتوان آن را به صورت زیر نوشت:
W سودی است که دریافت میکنیم، در حالی که QH هزینهای است که برای خرید و سوزاندن سوخت متحمل میشویم. ما به عنوان انسانهایی که همیشه میخواهیم بیشترین سود ممکن و کمترین هزینه ممکن را به دست آوریم، واقعاً امیدواریم که سودی که به دست میآوریم (W) متناسب با هزینهای باشد که متحمل میشویم (QH). آیا این ممکن است؟
بر اساس پایستگی انرژی، گرمای ورودی (Q H ) باید برابر با کار انجام شده (W) + گرمای آزاد شده (Q L ) باشد. از نظر ریاضی:
برای بیان راندمان یک موتور حرارتی به صورت درصد، کافیست معادله راندمان را در ۱۰۰٪ ضرب کنید. بر اساس معادله راندمان بالا، هرچه گرمای دفع شده (Q L ) توسط یک موتور حرارتی بیشتر باشد، راندمان آن کمتر است. ما بسیار دوست داریم تا حد امکان گرمای دفع شده (Q L ) کمتری داشته باشیم. با این حال، ورودی گرما (Q H ) معمولاً با سوزاندن نفت، زغال سنگ، گاز و غیره (سوختهایی که برای آنها هزینه میکنیم) به دست میآید.
بنابراین، هر موتور حرارتی اساساً به گونهای طراحی میشود که تا حد امکان کارآمد باشد. اگرچه ما بیشترین سود ممکن را با کمترین هزینه ممکن میخواهیم، واقعیت این است که موتورهای بخار معمولاً حدود ۴۰٪ کارآمد هستند، در حالی که موتورهای احتراق داخلی حدود ۵۰٪ کارآمد هستند. این بدان معناست که نیمی از گرمای تولید شده توسط سوختن سوخت هدر میرود. تنها نیمی از آن به انرژی مکانیکی تبدیل میشود.
مثال سوال ۳:
یک موتور حرارتی ۳۰۰۰ ژول گرما (Q H ) جذب میکند، کار انجام میدهد (W) و ۲۵۰۰ ژول گرما (Q L ) آزاد میکند. بازده موتور حرارتی چقدر است؟
پمباهاسان
مثال سوال ۳:
یک موتور حرارتی ۳۰۰۰ ژول گرما (Q H ) جذب میکند، کار انجام میدهد (W) و ۱۵۰۰ ژول گرما (Q L ) آزاد میکند. بازده موتور حرارتی چقدر است؟
پمباهاسان
مثال سوال ۳:
یک موتور حرارتی ۳۰۰۰ ژول گرما (Q H ) جذب میکند، کار انجام میدهد (W) و ۱۵۰۰ ژول گرما (Q L ) آزاد میکند. بازده موتور حرارتی چقدر است؟
پمباهاسان
