Txhawm rau piav qhia txog cov txheej txheem thermodynamic uas tsis rov qab tau, cov kws tshawb fawb tau tsim txoj cai thib ob ntawm thermodynamics. Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics piav qhia txog cov txheej txheem twg tuaj yeem tshwm sim hauv lub ntiaj teb thiab cov txheej txheem twg tsis tuaj yeem tshwm sim. Ib tug kws tshawb fawb hu ua RJE Clausius (1822-1888) tau hais cov lus hauv qab no:
Ntuj tsim teb raug, cua sov txav ntawm cov khoom kub siab mus rau cov khoom kub qis; ntuj tsim teb raug, cua sov tsis mus ntawm cov khoom kub qis mus rau cov khoom kub siab (Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics - Clausius cov lus).
Cov lus ntawm Clausius yog ib qho ntawm cov lus tshwj xeeb ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics. Nws hu ua cov lus tshwj xeeb vim nws tsuas yog siv rau ib qho txheej txheem xwb, cuam tshuam nrog kev hloov pauv cua sov. Vim tias cov lus no tsis cuam tshuam nrog lwm cov txheej txheem, peb xav tau cov lus dav dav dua. Kev tsim cov lus dav dav ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics yog raws li kev kawm txog cov cav cua sov. Yog li ntawd, peb tham txog cua sov ntawm lub cav ua ntej.
Cav Kub
Feem ntau ntawm lub zog uas peb siv los ntawm lub zog muaj peev xwm tshuaj lom neeg uas muaj nyob hauv roj av, roj av, thiab thee. Lub zog muaj peev xwm tshuaj lom neeg uas siv los siv ncaj qha yuav tsum tau hlawv ua ntej. Feem ntau, kev hlawv roj fossil (roj, roj av, thiab thee) tsim cua sov. Cua sov tuaj yeem siv ncaj qha los ua zaub mov, ua kom sov chav. Yuav kom txav ib yam dab tsi (xws li txav lub tsheb), peb yuav tsum hloov cua sov mus ua lub zog kinetic lossis lub zog mechanical (lub zog mechanical = lub zog potential + lub zog kinetic).
Muaj ib lub cuab yeej uas siv cua sov los ua haujlwm tau tshawb pom xyoo 1700. Nws yog lub cav ua pa. Lub cav ua pa thawj zaug tau siv los twj dej tawm ntawm lub qhov tsua thee.
Kev siv cov cav ua pa yog vim tias cov pa tuaj yeem txav cov khoom. Cov cav ua pa muaj xws li lub cav cua sov (lub cav cua sov yog ib lub cuab yeej rau kev hloov cua sov mus rau lub zog tshuab). Tam sim no lub cav ua pa siv los tsim lub zog hluav taws xob. Cov cav ua pa niaj hnub yog cov cav sib xyaw sab hauv xws li cov cav tsheb, cov cav maus taus, thiab lwm yam.
Lub tswv yim tseem ceeb tom qab kev siv cov cav cua sov yog tias cua sov tuaj yeem hloov mus ua lub zog tshuab yog tias cua sov raug tso cai ntws los ntawm qhov kub siab mus rau qhov kub qis. Thaum lub sijhawm no, qee qhov cua sov raug hloov mus ua lub zog tshuab (qee qhov cua sov siv los ua haujlwm), qee qhov cua sov raug tso tawm hauv qhov chaw kub qis. Cov txheej txheem ntawm kev hloov pauv lub zog thiab kev hloov pauv zog hauv lub cav cua sov zoo li daim duab no.
Kub siab (TH) thiab qhov kub qis (TL) hu ua qhov kub ua haujlwm ntawm lub tshuab. QH yog cua sov ntws los ntawm qhov kub siab, thaum QL yog cua sov ntws mus rau qhov chaw kub qis. Thaum ntws los ntawm qhov kub siab mus rau qhov kub qis, qee qhov cua sov raug hloov mus ua lub zog siv tshuab (siv los ua haujlwm), qee qhov cua sov raug pov tseg ua QLTxhua qhov kub tsis tuaj yeem hloov mus ua haujlwm (W), yeej ib txwm muaj cua sov uas tso tawm (QL). Yog li, raws li kev txuag hluav taws xob, QH = W + QL.
Muaj ntau lub cav cua sov, suav nrog cov cav ua pa thiab cov cav hlawv sab hauv.
Chav cav
Cov cav ncu siv cov dej ua pa ua cov khoom siv hloov cua sov. Cov ncu yog cov kua ua haujlwm. Muaj ob hom cav ncu: cov cav ncu hloov pauv thiab cov cav ncu turbine. Tus qauv tsim ntawm lub cav no txawv, tab sis ob hom cav ncu no siv cov ncu uas raug cua sov los ntawm kev hlawv roj, roj av, thee lossis siv lub zog nuclear.
Internal Combustion Engines
Cov cav maus taus thiab cov cav tsheb yog cov piv txwv ntawm cov cav sib xyaw sab hauv. Hu ua cav sib xyaw sab hauv vim tias cov txheej txheem sib xyaw tshwm sim hauv cov thooj voos kaw. Qhov muaj lub cav sib xyaw sab hauv yog qhov tshwm sim ntawm lub tswv yim engineering ntawm adiabatic compression thiab expansion.
Kev Ua Haujlwm Zoo ntawm Lub Cav Kub
Qhov ua tau zoo ntawm lub cav cua sov (e) yog kev sib piv ntawm kev ua haujlwm (W) ua los ntawm lub tshuab nrog lub zog cua sov nkag ntawm qhov kub siab (Q H ).
W yog qhov nyiaj tau los, thaum Q H yog tus nqi siv los yuav thiab hlawv roj. Raws li tib neeg uas ib txwm xav tau qhov nyiaj ntau tshaj plaws thiab qhov kev siv nyiaj tsawg tshaj plaws, peb vam tias qhov nyiaj tau los nce (W) yog proportional rau tus nqi peb siv (Q H ). Puas yuav tshwm sim tau?
Raws li kev txuag hluav taws xob, cua sov (QH ) yuav tsum sib npaug rau kev ua haujlwm (W) + cua sov tawm (QL ).
Hloov W hauv kab zauv 1 nrog W hauv kab zauv 2
Qhov no yog qhov sib npaug ntawm kev ua haujlwm ntawm lub cav cua sov.
Lo lus nug 1:
Lub cav cua sov nqus tau 3000 Joules (QH ) , ua haujlwm (W) thiab tshem tawm 2500 Joules (QL ) . Xam qhov ua tau zoo ntawm cua sov ntawm lub cav.
tshuaj
Kev ua haujlwm ntawm lub cav cua sov = 17%.
Lo lus nug 2:
Lub cav cua sov nqus tau 3000 Joule cua sov (Q₂H₄ ) , ua haujlwm (W) thiab tshem tawm 2000 Joule cua sov (Q₂L₄ ) . Xam qhov ua haujlwm tau zoo ntawm lub cav cua sov.
tshuaj
Kev ua haujlwm ntawm lub cav cua sov = 34%.
Lo lus nug 3:
Lub cav cua sov nqus tau 3000 Joules ntawm cua sov (Q H ), ua haujlwm (W) thiab pov tawm txog li 1500 Joules ntawm cua sov (Q L ). Xam qhov ua tau zoo ntawm lub cav cua sov?
tshuaj
Kev ua haujlwm ntawm lub cav cua sov = 50%.
