ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಎರಡನೇ ನಿಯಮ

ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಎರಡನೇ ನಿಯಮದ ಬಗ್ಗೆ ಲೇಖನ

ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುವ ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಸಂಭವಿಸುತ್ತವೆ ಆದರೆ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುವುದಿಲ್ಲ, ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅದರ ಕಾಂಡದಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ನಂತರ ಮತ್ತು ಮುಕ್ತವಾಗಿ ನೆಲಕ್ಕೆ ಬಿದ್ದ ನಂತರ, ಮಾವು ಮತ್ತೆ ಎಂದಿಗೂ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ನಾವು ತಳ್ಳಿ ನಿಲ್ಲಿಸುವ ಪುಸ್ತಕವು ಎಂದಿಗೂ ನಮ್ಮ ಕಡೆಗೆ ಹಿಂತಿರುಗುವುದಿಲ್ಲ. ನಾವು ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತು (ಶೀತ ವಸ್ತು) ದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವನ್ನು (ಬಿಸಿ ವಸ್ತು) ಮುಟ್ಟಿದರೆ, ಶಾಖವು ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ. ನಾವು ಎಂದಿಗೂ ಹಿಮ್ಮುಖ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನೋಡುವುದಿಲ್ಲ, ಅಲ್ಲಿ ಶಾಖವು ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ಶೀತ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಬಿಸಿ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸಂಭವಿಸಿದಲ್ಲಿ, ಶೀತ ವಸ್ತುವು ತಣ್ಣಗಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಬಿಸಿ ವಸ್ತುವು ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ, ಅದು ಹಾಗಲ್ಲ. ಪರಸ್ಪರ ಭಿನ್ನವಾಗಿ ಕಾಣುವ ಅನೇಕ ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿವೆ, ಆದರೆ ಅವೆಲ್ಲವೂ ಶಕ್ತಿಯ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಮತ್ತು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ಶಕ್ತಿಯ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ.

ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಒಂದು ಪ್ರಬಲ ಭೂಕಂಪ ಸಂಭವಿಸಿ ಕಟ್ಟಡಗಳು ಕುಸಿಯುತ್ತವೆ (ಭೂಕಂಪದ ಅಲೆಗಳು ಹೊತ್ತೊಯ್ಯುವ ಶಕ್ತಿಯಿಂದಾಗಿ ಕಟ್ಟಡಗಳು ಕುಸಿಯುತ್ತವೆ). ಕುಸಿದ ಕಟ್ಟಡದ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಭಾಗವು ಮತ್ತೆ ಒಟ್ಟಿಗೆ ಬಂದು ಮೊದಲಿನಂತೆ ನೇರವಾಗಿ ನಿಲ್ಲುವುದನ್ನು ನೀವು ಎಂದಾದರೂ ನೋಡಿದ್ದೀರಾ? ಅಥವಾ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಒಂದು ಗಾಜು ನೆಲಕ್ಕೆ ಬಿದ್ದು ಒಡೆಯುತ್ತದೆ... ನೆಲದ ಮೇಲೆ ಹರಡಿರುವ ಗಾಜಿನ ತುಣುಕುಗಳು ಮತ್ತೆ ಒಟ್ಟಿಗೆ ಬಂದು ಮೊದಲಿನಂತೆಯೇ ಸಂಪೂರ್ಣವಾದ ಗಾಜನ್ನು ರೂಪಿಸುವುದನ್ನು ನೀವು ಎಂದಾದರೂ ನೋಡಿದ್ದೀರಾ? ಎಂದಿಗೂ ಸಂಭವಿಸಿಲ್ಲ... ಇನ್ನೂ ಅನೇಕ ಉದಾಹರಣೆಗಳಿವೆ.

ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುವ ಉಷ್ಣಬಲ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು (ಹಿಂತಿರುಗಿಸಲಾಗದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು) ವಿವರಿಸಲು, ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಎರಡನೇ ನಿಯಮವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದರು. ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಎರಡನೇ ನಿಯಮವು ವಿಶ್ವದಲ್ಲಿ ಯಾವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಸಂಭವಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಯಾವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಸಂಭವಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಆರ್.ಜೆ.ಇ. ಕ್ಲಾಸಿಯಸ್ (1822–1888) ಎಂಬ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಈ ಕೆಳಗಿನ ಹೇಳಿಕೆಯನ್ನು ನೀಡಿದರು:

ಶಾಖವು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿಗೆ ತಾನಾಗಿಯೇ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ; ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಶಾಖವು ತಾನಾಗಿಯೇ ಚಲಿಸುವುದಿಲ್ಲ (ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್‌ನ ಎರಡನೇ ನಿಯಮ - ಕ್ಲಾಸಿಯಸ್ ಹೇಳಿಕೆ).

ಕ್ಲಾಸಿಯಸ್ ಹೇಳಿಕೆಯು ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಎರಡನೇ ನಿಯಮದ ವಿಶೇಷ ಹೇಳಿಕೆಯಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ವಿಶೇಷ ಹೇಳಿಕೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಕೇವಲ ಒಂದು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ, ಅಂದರೆ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ಮಾತ್ರ ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಹೇಳಿಕೆಯು ಇತರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿಲ್ಲದ ಕಾರಣ, ನಮಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಸಾಮಾನ್ಯ ಹೇಳಿಕೆಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಎರಡನೇ ನಿಯಮದ ಸಾಮಾನ್ಯ ಹೇಳಿಕೆಯ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಭಾಗಶಃ ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಾವು ಮೊದಲು ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುತ್ತೇವೆ.

ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್

ನಾವು ಬಳಸುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯು ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ, ಅನಿಲ ಮತ್ತು ಕಲ್ಲಿದ್ದಲಿನಲ್ಲಿರುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ, ಅನಿಲ ಅಥವಾ ಕಲ್ಲಿದ್ದಲಿನಲ್ಲಿರುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ, ಅನಿಲ ಅಥವಾ ಕಲ್ಲಿದ್ದಲನ್ನು ಮೊದಲು ಸುಡಬೇಕು. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನಗಳನ್ನು (ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ, ಅನಿಲ ಮತ್ತು ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು) ಸುಡುವುದರಿಂದ ಶಾಖ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಆಹಾರವನ್ನು ಬೇಯಿಸಲು ಮತ್ತು ಕೋಣೆಯನ್ನು ಬಿಸಿಮಾಡಲು ಶಾಖವನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು. ಏನನ್ನಾದರೂ ಚಲಿಸಲು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ವಾಹನವನ್ನು ಚಲಿಸಲು), ನಾವು ಶಾಖವನ್ನು ಚಲನ ಶಕ್ತಿ ಅಥವಾ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಬೇಕು (ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ = ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿ + ಚಲನ ಶಕ್ತಿ). ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಶಾಖವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದು ತುಂಬಾ ಸುಲಭದ ಕೆಲಸ, ಆದರೆ ಶಾಖವನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ. ನಿಮ್ಮ ಅಂಗೈಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಉಜ್ಜಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿ... ನಿಮ್ಮ ಅಂಗೈಗಳು ಬಿಸಿಯಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಸರಿಯೇ? ನಾವು ನಮ್ಮ ಅಂಗೈಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಉಜ್ಜಿದಾಗ (ನಾವು ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ), ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಶಾಖವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ತುಂಬಾ ಸುಲಭ... ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಅನಂತ ಶಾಖವನ್ನು ಸಹ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಆದರೆ ಹಿಮ್ಮುಖ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ, ಅಂದರೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಶಾಖವನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಕಷ್ಟ.

ಕೆಲಸ ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಶಾಖವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಧನವನ್ನು 1700 ರಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಯಿತು. ಪ್ರಶ್ನೆಯಲ್ಲಿರುವ ಸಾಧನವೆಂದರೆ ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್. ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು ಗಣಿಗಳಿಂದ ನೀರನ್ನು ಪಂಪ್ ಮಾಡಲು ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳನ್ನು ಮೊದಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿತ್ತು. ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಶಾಖವು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿಂದಾಗಿ ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗುವ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳುವ ಮೊದಲೇ ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳ ಮೊದಲ ಬಳಕೆಯು ಸಂಭವಿಸಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯ (ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್‌ನ ಮೊದಲ ನಿಯಮವನ್ನು ಇನ್ನೂ ರೂಪಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ).

ಆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳ ಬಳಕೆಯು ಉಗಿ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಚಲಿಸಬಲ್ಲದು ಎಂದು ತೋರಿಸುವ ದೈನಂದಿನ ಅನುಭವವನ್ನು ಆಧರಿಸಿರಬಹುದು. ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳನ್ನು ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್ = ಶಾಖವನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಸಾಧನ). ಇಂದು, ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಧುನಿಕ ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳಾಗಿವೆ (ಕಾರ್ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು, ಮೋಟಾರ್‌ಸೈಕಲ್ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು, ಇತ್ಯಾದಿ).

ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್ ಬಳಸುವ ಹಿಂದಿನ ಮೂಲ ಕಲ್ಪನೆಯೆಂದರೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರದೇಶದಿಂದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಶಾಖವನ್ನು ಹರಿಯಲು ಬಿಟ್ಟರೆ ಮಾತ್ರ ಅದನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಕೆಲವು ಶಾಖವನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಕೆಲವು ಶಾಖವನ್ನು ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ), ಆದರೆ ಕೆಲವು ಶಾಖವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ತಿರಸ್ಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ನಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿ ಪರಿವರ್ತನೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ರೇಖಾಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ (T_H) ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ (T_L) ಅನ್ನು ಎಂಜಿನ್ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ತಾಪಮಾನ ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಸ್ಥಳದಿಂದ ಹರಿಯುವ ಶಾಖಕ್ಕೆ Q ಚಿಹ್ನೆ ನೀಡಲಾಗಿದೆ._H, ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಸ್ಥಳಕ್ಕೆ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುವ ಶಾಖವನ್ನು Q ಚಿಹ್ನೆಯಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ._L. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಸ್ಥಳದಿಂದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಸ್ಥಳಕ್ಕೆ ಹರಿಯುವಾಗ, ಕೆಲವು Q_H ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗುತ್ತದೆ (ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ), ಅದರಲ್ಲಿ ಕೆಲವು Q ಆಗಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ._L. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ನಾವು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಆಶಿಸುತ್ತೇವೆ ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಶ್ನೆ_H W ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ದೈನಂದಿನ ಅನುಭವವು ಇದು ಅಸಾಧ್ಯವೆಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಯಾವಾಗಲೂ ಸ್ವಲ್ಪ ಶಾಖದ ನಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, Q ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಬಹುದು._H = ಪ + ಪ್ರ_L.

ಈಗ ಶಾಖವನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್ ಅನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸೋಣ. ನಿರಂತರ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ನಾವು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತಿದ್ದೇವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯ. ಕೆಲಸ ನಿರಂತರವಾಗಿ ನಡೆಯಬೇಕಾದರೆ, ಶಾಖವು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರದೇಶದಿಂದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಹರಿಯಬೇಕು. ಶಾಖವು ಒಮ್ಮೆ ಮಾತ್ರ ಹರಿಯುತ್ತಿದ್ದರೆ, ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್ ನಿರ್ವಹಿಸುವ ಕೆಲಸವು ಒಮ್ಮೆ ಮಾತ್ರ ನಡೆಯುತ್ತದೆ (ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತದೆ). ಆದ್ದರಿಂದ, ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್ ಅನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಿದರೆ ಅದನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಏನನ್ನಾದರೂ ಚಲಿಸಲು ಸಾಕಾಗುತ್ತದೆ.

ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್

ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ನೀರಿನ ಆವಿಯನ್ನು ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ಮಾಧ್ಯಮವಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಉಗಿಯನ್ನು ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ನ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎರಡು ರೀತಿಯ ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳಿವೆ: ಪರಸ್ಪರ ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಟರ್ಬೈನ್ ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು (ಉಗಿ ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳು). ಅವುಗಳ ವಿನ್ಯಾಸಗಳು ಸ್ವಲ್ಪ ಭಿನ್ನವಾಗಿವೆ, ಆದರೆ ಎರಡೂ ವಿಧಗಳು ಹೋಲಿಕೆಗಳನ್ನು ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ: ಅವು ತೈಲ, ಅನಿಲ, ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು ಅಥವಾ ಪರಮಾಣು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸುಡುವ ಮೂಲಕ ಬಿಸಿಮಾಡಿದ ಉಗಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ.

ಪರಸ್ಪರ ಚಲಿಸುವ ಮಾದರಿಯ ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್

ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿರುವ ನೀರನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಬಿಸಿ ಮಾಡುವುದರಿಂದ, ಕುದಿಯುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ತಾಪಮಾನವು ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಉಗಿಯ ಉಷ್ಣತೆ ಹೆಚ್ಚಾದಷ್ಟೂ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಅಧಿಕ-ತಾಪಮಾನ ಅಥವಾ ಅಧಿಕ-ಒತ್ತಡದ ಉಗಿ ಒಳಹರಿವಿನ ಕವಾಟದ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪಿಸ್ಟನ್ ವಿರುದ್ಧ ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ. ಅದು ವಿಸ್ತರಿಸಿದಂತೆ, ಉಗಿ ಪಿಸ್ಟನ್ ಅನ್ನು ತಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಅದು ಬಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ.

ಉಗಿಯಲ್ಲಿರುವ ಕೆಲವು ಶಾಖವು ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಪಿಸ್ಟನ್ ಬಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸಿದಾಗ, ಪಿಸ್ಟನ್‌ಗೆ ಸಂಪರ್ಕಗೊಂಡಿರುವ ಚಕ್ರವು ತಿರುಗುತ್ತದೆ (1). ಅರ್ಧ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ನಂತರ, ಚಕ್ರವು ಪಿಸ್ಟನ್ ಅನ್ನು ಅದರ ಮೂಲ ಸ್ಥಾನಕ್ಕೆ ತಳ್ಳುತ್ತದೆ (2). ಪಿಸ್ಟನ್ ಎಡಕ್ಕೆ ಚಲಿಸಿದಾಗ, ಒಳಹರಿವಿನ ಕವಾಟವು ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತವಾಗಿ ಮುಚ್ಚುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ನಿಷ್ಕಾಸ ಕವಾಟವು ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತವಾಗಿ ತೆರೆಯುತ್ತದೆ. ಉಗಿಯನ್ನು ಕಂಡೆನ್ಸರ್ ಮೂಲಕ ಸಾಂದ್ರೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇಬ್ಬನಿಯಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮುಂದೆ, ಕಂಡೆನ್ಸರ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ನೀರನ್ನು ಮತ್ತೆ ಕುದಿಸಲು ಪಾತ್ರೆಗೆ ಮತ್ತೆ ಪಂಪ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮತ್ತು ಹೀಗೆ... ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಪದೇ ಪದೇ ಸಂಭವಿಸುವುದರಿಂದ, ಪಿಸ್ಟನ್ ಬಲಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಎಡಕ್ಕೆ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಪಿಸ್ಟನ್ ಬಲಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಎಡಕ್ಕೆ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಚಲಿಸುವುದರಿಂದ, ಚಕ್ರವು ಸಹ ನಿರಂತರವಾಗಿ ತಿರುಗುತ್ತದೆ. ಚಕ್ರದ ತಿರುಗುವಿಕೆಯನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಏನನ್ನಾದರೂ ಚಲಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಉಗಿ ಟರ್ಬೈನ್

ಉಗಿ ಟರ್ಬೈನ್‌ನ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣಾ ತತ್ವವು ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ ಪರಸ್ಪರ ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ನಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ. ವ್ಯತ್ಯಾಸವೆಂದರೆ ಪರಸ್ಪರ ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್ ಪಿಸ್ಟನ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಉಗಿ ಟರ್ಬೈನ್ ಟರ್ಬೈನ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಪರಸ್ಪರ ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ನಲ್ಲಿ, ಶಾಖವನ್ನು ಮೊದಲು ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಅನುವಾದ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅದರ ನಂತರ, ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಅನುವಾದ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ತಿರುಗುವ ಚಕ್ರದ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉಗಿ ಟರ್ಬೈನ್‌ನಲ್ಲಿ, ಶಾಖವನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಟರ್ಬೈನ್‌ನ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಒತ್ತಡದ ವ್ಯತ್ಯಾಸದಿಂದಾಗಿ ಟರ್ಬೈನ್ ತಿರುಗಬಹುದು. ಬ್ಲೇಡ್‌ನ ಮೇಲಿನ ಉಗಿಯ ತಾಪಮಾನವು ಬ್ಲೇಡ್‌ನ ಕೆಳಗಿನ ಉಗಿಯ ತಾಪಮಾನಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಬ್ಲೇಡ್ ಟರ್ಬೈನ್‌ನ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ತೆಳುವಾದ ತಟ್ಟೆಯಾಗಿದೆ. ತಾಪಮಾನವು ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಬ್ಲೇಡ್‌ನ ಮೇಲಿನ ಉಗಿಯ ತಾಪಮಾನವು ಬ್ಲೇಡ್‌ನ ಕೆಳಗಿನ ಉಗಿಯ ತಾಪಮಾನಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರುವುದರಿಂದ, ಬ್ಲೇಡ್‌ನ ಮೇಲಿನ ಉಗಿ ಒತ್ತಡವು ಬ್ಲೇಡ್‌ನ ಕೆಳಗಿನ ಒತ್ತಡಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಒತ್ತಡದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಉಗಿ ಬ್ಲೇಡ್ ಅನ್ನು ಕೆಳಕ್ಕೆ ತಳ್ಳಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಟರ್ಬೈನ್ ತಿರುಗುತ್ತದೆ. ಟರ್ಬೈನ್ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಉಗಿ ಯಂತ್ರದ ಕಾರ್ಯ ತತ್ವವು ಮೇಲೆ ವಿವರಿಸಿದ ಶಕ್ತಿ ವರ್ಗಾವಣೆ ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವಿರುವ ವಸ್ತು ಅಥವಾ ಸ್ಥಳದಿಂದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನವಿರುವ ವಸ್ತು ಅಥವಾ ಸ್ಥಳಕ್ಕೆ ಶಾಖವನ್ನು ಹರಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ನಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಅತ್ಯಗತ್ಯ.

ನೀವು ಪರಸ್ಪರ ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್ ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿದರೆ, ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿಲ್ಲದಿದ್ದರೂ (ಕಂಡೆನ್ಸರ್ ಅಥವಾ ಪಂಪ್ ಇಲ್ಲ) ಪಿಸ್ಟನ್ ಇನ್ನೂ ಎಡ ಮತ್ತು ಬಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸಬಹುದು ಎಂಬುದನ್ನು ನೀವು ಗಮನಿಸಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಅಥವಾ ಅಧಿಕ ಒತ್ತಡದ ಉಗಿಯ ವಿಸ್ತರಣೆಯಿಂದಾಗಿ ಪಿಸ್ಟನ್ ಬಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸಬಹುದು. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಉಗಿಯಲ್ಲಿರುವ ಕೆಲವು ಶಾಖವನ್ನು ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಅನುವಾದ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಈ ಅನುವಾದ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯು ನಂತರ ತಿರುಗುವ ಚಕ್ರದ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಅರ್ಧ ತಿರುಗುವಿಕೆಯನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಿದ ನಂತರ, ಚಕ್ರವು ಪಿಸ್ಟನ್ ಅನ್ನು ಎಡಕ್ಕೆ ಹಿಂದಕ್ಕೆ ತಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಚಕ್ರವು ಪಿಸ್ಟನ್ ಅನ್ನು ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಎಡಕ್ಕೆ ತಳ್ಳಿದಾಗ, ಚಕ್ರದ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯು ಮತ್ತೆ ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಅನುವಾದ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಪಿಸ್ಟನ್ ಎಡಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುವಾಗ, ಅದು ಸಿಲಿಂಡರ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಉಗಿಯನ್ನು ಹೊರಹಾಕುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ನಿಷ್ಕಾಸ ಕವಾಟವು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ.

ಹೀಗಾಗಿ, ಪಿಸ್ಟನ್ ತಳ್ಳಿದ ಉಗಿ ತನ್ನ ಸ್ನೇಹಿತನನ್ನು ನಿಷ್ಕಾಸ ಕವಾಟದ ಕೆಳಗೆ ತಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈಗ, ನಿಷ್ಕಾಸ ಕವಾಟದ ಕೆಳಗಿನ ಉಗಿಯ ಉಷ್ಣತೆಯು ಪಿಸ್ಟನ್ ತಳ್ಳಿದ ಉಗಿಯ ಉಷ್ಣತೆಗೆ ಸಮನಾಗಿದ್ದರೆ, ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಎಲ್ಲಾ ಅನುವಾದ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯು ಮತ್ತೆ ಉಗಿಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಉಗಿಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಹೆಚ್ಚಾದರೆ, ಉಗಿಯ ಉಷ್ಣತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ತಾಪಮಾನವು ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಉಗಿಯ ಉಷ್ಣತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾದರೆ, ಉಗಿಯ ಒತ್ತಡವೂ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ನಿಷ್ಕಾಸ ಕವಾಟದ ಮೂಲಕ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುವ ಉಗಿಯ ಒತ್ತಡವು ಒಳಹರಿವಿನ ಕವಾಟದ ಮೂಲಕ ಪ್ರವೇಶಿಸುವ ಉಗಿಯ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಸಮನಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಪಿಸ್ಟನ್ ಬಲ ಮತ್ತು ಎಡಕ್ಕೆ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಬಳಸಬಹುದಾದ ಒಟ್ಟು ಚಲನ ಶಕ್ತಿ ಇರುವುದಿಲ್ಲ (ಒಟ್ಟು ಕೆಲಸ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ). ಆದ್ದರಿಂದ ವಿಸ್ತರಣಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪಿಸ್ಟನ್ ಪಡೆದ ಚಲನ ಶಕ್ತಿ (ಪಿಸ್ಟನ್ ಬಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ) ಸಂಕೋಚನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಉಗಿಗೆ ಹಿಂತಿರುಗುತ್ತದೆ (ಪಿಸ್ಟನ್ ಎಡಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ).

ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ನಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಇನ್ನೂ ಅಗತ್ಯ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ನಲ್ಲಿ ಈ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಕಂಡೆನ್ಸರ್ ಬಳಸಿ ಸಾಧಿಸಬಹುದು. ನಿಷ್ಕಾಸ ಕವಾಟದ ಕೆಳಗಿನ ಉಗಿಯ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡವು ಸಿಲಿಂಡರ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಉಗಿಯ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, ಪಿಸ್ಟನ್ ಎಡಕ್ಕೆ ಹಿಂತಿರುಗಿದಾಗ, ಉಗಿಯ ಮೇಲೆ ಪಿಸ್ಟನ್ ಬೀರುವ ಒತ್ತಡದ ಪ್ರಮಾಣವು ಪಿಸ್ಟನ್ ಬಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸಿದಾಗ ಉಗಿ ಪಿಸ್ಟನ್ ಮೇಲೆ ಬೀರುವ ಒತ್ತಡದ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕಿಂತ ತುಂಬಾ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಉಗಿಯ ಮೇಲೆ ಪಿಸ್ಟನ್ ಮಾಡುವ ಕೆಲಸದ ಪ್ರಮಾಣವು ಉಗಿ ಪಿಸ್ಟನ್ ಮೇಲೆ ಮಾಡುವ ಕೆಲಸದ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕಿಂತ ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಭಾಗವನ್ನು ಮಾತ್ರ ಉಗಿಗೆ ಹಿಂತಿರುಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಒಟ್ಟು ಚಲನ ಶಕ್ತಿ ಅಥವಾ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಒಟ್ಟು ಕೆಲಸ ಇರುತ್ತದೆ. ಈ ಒಟ್ಟು ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಏನನ್ನಾದರೂ ಚಲಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಎಂಜಿನ್

ಮೋಟಾರ್ ಸೈಕಲ್ ಮತ್ತು ಕಾರು ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳಿಗೆ ಉದಾಹರಣೆಗಳಾಗಿವೆ. ದಹನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಮುಚ್ಚಿದ ಸಿಲಿಂಡರ್ ಒಳಗೆ ಸಂಭವಿಸುವುದರಿಂದ ಅವುಗಳನ್ನು ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಮೊದಲ ನಿಯಮದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಲಾದ ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಸಂಕೋಚನ ಮತ್ತು ವಿಸ್ತರಣೆಯ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಮಾಡುವ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿದೆ.

ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಮತ್ತು ಡೀಸೆಲ್ ಅನ್ನು ಇಂಧನವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ನಾವು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತೇವೆ. ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಮತ್ತು ಡೀಸೆಲ್ ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಾಗಿವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಮತ್ತು ಡೀಸೆಲ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಮೊದಲು ದಹನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ಶಾಖವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ದಹನದ ಮೂಲಕ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಶಾಖವನ್ನು ನಂತರ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಮೋಟಾರ್ ಸೈಕಲ್ ಅಥವಾ ಕಾರನ್ನು ಚಲಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಎಂಜಿನ್‌ನಲ್ಲಿನ ಚಕ್ರವನ್ನು ಒಟ್ಟೊ ಚಕ್ರ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಡೀಸೆಲ್ ಎಂಜಿನ್‌ನಲ್ಲಿನ ಚಕ್ರವನ್ನು ಡೀಸೆಲ್ ಚಕ್ರ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಚಕ್ರವು ಹಿಂತಿರುಗಿಸಬಹುದಾದ ಥರ್ಮೋಡೈನಮಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಮೊದಲು ಒಟ್ಟೊ ಚಕ್ರವನ್ನು ಚರ್ಚಿಸೋಣ.

ಒಟ್ಟೊ ಸೈಕಲ್

ಇದು ನಾಲ್ಕು-ಸ್ಟ್ರೋಕ್ ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಎಂಜಿನ್‌ನ ರೇಖಾಚಿತ್ರವಾಗಿದೆ. ಪಿಸ್ಟನ್ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುವಾಗ ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿಯ ಮಿಶ್ರಣವು ಕಾರ್ಬ್ಯುರೇಟರ್‌ನಿಂದ ಸಿಲಿಂಡರ್‌ಗೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ (ಇನ್‌ಟೇಕ್ ಸ್ಟ್ರೋಕ್). ನಂತರ ಸಿಲಿಂಡರ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿಯ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಪಿಸ್ಟನ್ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುವಾಗ ಅಡಿಯಾಬ್ಯಾಟಿಕ್ ಆಗಿ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಸಂಕೋಚನ ಸ್ಟ್ರೋಕ್). ಇದನ್ನು ಅಡಿಯಾಬ್ಯಾಟಿಕ್ ಆಗಿ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸುವುದರಿಂದ, ಮಿಶ್ರಣದ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ, ಸ್ಪಾರ್ಕ್ ಪ್ಲಗ್ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಹೊತ್ತಿಸುತ್ತದೆ, ಅದನ್ನು ಹೊತ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ಅದು ಉರಿಯುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ಅನಿಲದ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ಒತ್ತಡದ ಅನಿಲವು ಪಿಸ್ಟನ್ ವಿರುದ್ಧ ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ, ಅದನ್ನು ಕೆಳಕ್ಕೆ ತಳ್ಳುತ್ತದೆ (ವಿಸ್ತರಣಾ ಸ್ಟ್ರೋಕ್). ನಂತರ ಸುಟ್ಟ ಅನಿಲವನ್ನು ನಿಷ್ಕಾಸ ಕವಾಟದ ಮೂಲಕ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಿಷ್ಕಾಸ ಪೈಪ್ (ಇನ್‌ಟೇಕ್ ಸ್ಟ್ರೋಕ್) ಕಡೆಗೆ ನಿರ್ದೇಶಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇನ್‌ಟೇಕ್ ಕವಾಟ ಮತ್ತೆ ತೆರೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಾಲ್ಕು ಸ್ಟ್ರೋಕ್‌ಗಳನ್ನು ಪುನರಾವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಕಂಪ್ರೆಷನ್ ಸ್ಟ್ರೋಕ್‌ನ ಉದ್ದೇಶವು ಗಾಳಿ-ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿ ಮಿಶ್ರಣದ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ದಹನವು ಅತಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ವಿಸ್ತರಣಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಒತ್ತಡ (F = PA) ತುಂಬಾ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ. ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಮೋಟಾರ್‌ಸೈಕಲ್ ಅಥವಾ ಕಾರ್ ಎಂಜಿನ್ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಶಾಲಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಕೋಚನವಿಲ್ಲದೆಯೂ ಸಹ, ಸ್ಪಾರ್ಕ್ ಪ್ಲಗ್ ಸ್ಪಾರ್ಕ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಿದಾಗ ಗಾಳಿ-ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿ ಮಿಶ್ರಣವು ಉರಿಯಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ದಹನಗೊಂಡ ಅನಿಲದ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡವು ತುಂಬಾ ಹೆಚ್ಚಿಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಬರುವ ಒತ್ತಡವೂ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಎಂಜಿನ್ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಶಾಲಿಯಾಗುತ್ತದೆ.

ನಾಲ್ಕು-ಸ್ಟ್ರೋಕ್ ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಎಂಜಿನ್‌ನಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿ ಪರಿವರ್ತನೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ವಿವರಿಸಬಹುದು: ದಹನದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿರುವ ಶಕ್ತಿಯು ಶಾಖವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಶಾಖವನ್ನು ಪಿಸ್ಟನ್ ರಾಡ್ ಮತ್ತು ಕ್ರ್ಯಾಂಕ್‌ಶಾಫ್ಟ್‌ನಲ್ಲಿ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಕೆಲವು ನಿಷ್ಕಾಸ ಪೈಪ್ ಮೂಲಕ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಪಿಸ್ಟನ್ ರಾಡ್ ಮತ್ತು ಕ್ರ್ಯಾಂಕ್‌ಶಾಫ್ಟ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ವಾಹನದಲ್ಲಿ (ವಾಹನವನ್ನು ಚಲಿಸುವಾಗ) ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಭಾಗವು ಶಾಖವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಘರ್ಷಣೆಯಿಂದ ಶಾಖ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಒಟ್ಟೊ ಚಕ್ರದಲ್ಲಿನ ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ವಿಸ್ತರಣೆ ಮತ್ತು ಸಂಕೋಚನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಕೆಳಗಿನ ರೇಖಾಚಿತ್ರದಿಂದ ವಿವರಿಸಬಹುದು. ಈ ರೇಖಾಚಿತ್ರವು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್-ಚಾಲಿತ ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಎಂಜಿನ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುವ ಉಷ್ಣಬಲ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಆದರ್ಶೀಕೃತ ಮಾದರಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿಯ ಮಿಶ್ರಣವು ಸಿಲಿಂಡರ್ ಅನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ (a). ನಂತರ ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿಯ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಅಡಿಯಾಬ್ಯಾಟಿಕ್ ಆಗಿ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (a‐b). ಸಿಲಿಂಡರ್ ಪರಿಮಾಣವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ. ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿಯ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಸ್ಥಿರ ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ - ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಸುಡಲಾಗುತ್ತದೆ (b‐c). ಸುಟ್ಟ ಅನಿಲವು ಅಡಿಯಾಬ್ಯಾಟಿಕ್ ವಿಸ್ತರಣೆಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ (c‐d). ಸ್ಥಿರ ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿ ತಂಪಾಗಿಸುವುದು - ಸುಟ್ಟ ಅನಿಲವನ್ನು ನಿಷ್ಕಾಸ ಪೈಪ್‌ಗೆ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗಾಳಿ + ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿಯ ಹೊಸ ಮಿಶ್ರಣವು ಸಿಲಿಂಡರ್ ಅನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ (d‐a).

ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿಯ ಮಿಶ್ರಣವು ಸಿಲಿಂಡರ್ ಅನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ (a). ನಂತರ ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿಯ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಅಡಿಯಾಬ್ಯಾಟಿಕ್ ಆಗಿ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (a‐b). ಸಿಲಿಂಡರ್ ಪರಿಮಾಣವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ. ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿಯ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಸ್ಥಿರ ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ - ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಸುಡಲಾಗುತ್ತದೆ (b‐c). ಸುಟ್ಟ ಅನಿಲವು ಅಡಿಯಾಬ್ಯಾಟಿಕ್ ವಿಸ್ತರಣೆಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ (c‐d). ಸ್ಥಿರ ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿ ತಂಪಾಗಿಸುವುದು - ಸುಟ್ಟ ಅನಿಲವನ್ನು ನಿಷ್ಕಾಸ ಪೈಪ್‌ಗೆ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗಾಳಿ + ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿಯ ಹೊಸ ಮಿಶ್ರಣವು ಸಿಲಿಂಡರ್ ಅನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ (d‐a).

ಡೀಸೆಲ್ ಸೈಕಲ್

ಡೀಸೆಲ್ ಎಂಜಿನ್‌ನ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣಾ ತತ್ವವು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಎಂಜಿನ್‌ನಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ. ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಆರಂಭಿಕ ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಕಂಪ್ರೆಷನ್ ಹಂತದಲ್ಲಿದೆ (ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಕಂಪ್ರೆಷನ್ = ಸಂಕೋಚನವನ್ನು ಎಷ್ಟು ಬೇಗನೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದರೆ ಶಾಖವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಒಳಗೆ ಅಥವಾ ಹೊರಗೆ ಹರಿಯಲು ಸಮಯವಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಸಿಲಿಂಡರ್ ಆಗಿದೆ). ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಎಂಜಿನ್‌ನಲ್ಲಿ, ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸುವುದು ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿಯ ಮಿಶ್ರಣವಾಗಿದ್ದರೆ, ಡೀಸೆಲ್ ಎಂಜಿನ್‌ನಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯನ್ನು ಮಾತ್ರ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಕಂಪ್ರೆಷನ್ ಗಾಳಿಯ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಮುಂದೆ, ಇಂಜೆಕ್ಟರ್, ಅಕಾ ಇಂಜೆಕ್ಟರ್, ಡೀಸೆಲ್ ಅನ್ನು ಸಿಂಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿಯ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡವು ಈಗಾಗಲೇ ತುಂಬಾ ಹೆಚ್ಚಿರುವುದರಿಂದ, ಡೀಸೆಲ್ ಅನ್ನು ಸಿಲಿಂಡರ್‌ಗೆ ಸಿಂಪಡಿಸಿದಾಗ, ಡೀಸೆಲ್ ತಕ್ಷಣವೇ ಉರಿಯುತ್ತದೆ. ಸ್ಪಾರ್ಕ್ ಪ್ಲಗ್ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ. ಕೆಳಗಿನ ರೇಖಾಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ ಒತ್ತಡದ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಗಮನಿಸಿ. ಒಟ್ಟೊ ಸೈಕಲ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ ಒತ್ತಡದ ಮೌಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಅದನ್ನು ಹೋಲಿಕೆ ಮಾಡಿ .

ಈ ರೇಖಾಚಿತ್ರವು ಆದರ್ಶ ಡೀಸೆಲ್ ಚಕ್ರವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಗಾಳಿಯನ್ನು ಅಡಿಯಾಬ್ಯಾಟಿಕ್ ಆಗಿ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (a-b), ನಂತರ ಸ್ಥಿರ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಬಿಸಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ - ಇಂಜೆಕ್ಟರ್ ಡೀಸೆಲ್ ಅನ್ನು ಸಿಂಪಡಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದಹನ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ (b-c), ಸುಟ್ಟ ಅನಿಲವು ಅಡಿಯಾಬ್ಯಾಟಿಕ್ ವಿಸ್ತರಣೆಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ (c-d), ಸ್ಥಿರ ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿ ತಣ್ಣಗಾಗುತ್ತದೆ - ಸುಟ್ಟ ಅನಿಲವನ್ನು ನಿಷ್ಕಾಸ ಪೈಪ್ ಮೂಲಕ ಹೊರಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ತಾಜಾ ಗಾಳಿಯು ಸಿಲಿಂಡರ್ ಅನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ (d-a).

ಮೇಲಿನ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿ, ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್ ಮೂಲತಃ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಬಹುದು. ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತು ನೀರು, ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಎಂಜಿನ್‌ಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತು ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಆವಿ, ಡೀಸೆಲ್ ಎಂಜಿನ್‌ಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತು ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಡೀಸೆಲ್. ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತುವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಶಾಖವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ (Q _H ), ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ (W), ನಂತರ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (Q _L ) ಉಳಿದ ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ . ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುವುದರಿಂದ, Q _H = W + Q _L.

ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ನ ದಕ್ಷತೆ

ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ನ ದಕ್ಷತೆ (e) ಎಂದರೆ ಎಂಜಿನ್ ಮಾಡುವ ಕೆಲಸ (W) ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (Q _H ) ಶಾಖದ ಇನ್ಪುಟ್ ನಡುವಿನ ಅನುಪಾತ. ಗಣಿತದ ಪ್ರಕಾರ, ಇದನ್ನು ಈ ರೀತಿ ಬರೆಯಬಹುದು:

W ಎಂಬುದು ನಾವು ಪಡೆಯುವ ಲಾಭ, ಆದರೆ QH _{ಎಂಬುದು} ಇಂಧನವನ್ನು ಖರೀದಿಸಲು ಮತ್ತು ಸುಡಲು ನಾವು ಮಾಡುವ ವೆಚ್ಚ. ಯಾವಾಗಲೂ ಸಾಧ್ಯವಾದಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ಲಾಭವನ್ನು ಮತ್ತು ಸಾಧ್ಯವಾದಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಬಯಸುವ ಮನುಷ್ಯರಾಗಿ, ನಾವು ಪಡೆಯುವ ಲಾಭ (W) ನಾವು ಮಾಡುವ ವೆಚ್ಚಕ್ಕೆ (QH) ಅನುಗುಣವಾಗಿರಬೇಕೆಂದು ನಾವು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಆಶಿಸುತ್ತೇವೆ. ಅದು ಸಾಧ್ಯವೇ?

ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಇನ್ಪುಟ್ ಶಾಖ (Q _{H ) ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸ (W) + ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಶಾಖ (Q L} ) ಗೆ ಸಮನಾಗಿರಬೇಕು . ಗಣಿತದ ಪ್ರಕಾರ:

ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ನ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಶೇಕಡಾವಾರು ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲು, ದಕ್ಷತೆಯ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು 100% ರಿಂದ ಗುಣಿಸಿ. ಮೇಲಿನ ದಕ್ಷತೆಯ ಸಮೀಕರಣದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ನಿಂದ ತಿರಸ್ಕರಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಶಾಖ (Q _{L ) ಹೆಚ್ಚು, ಅದು ಕಡಿಮೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ತಿರಸ್ಕರಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಶಾಖ (Q L} ) ಸಾಧ್ಯವಾದಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಇರಬೇಕೆಂದು ನಾವು ಬಯಸುತ್ತೇವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಶಾಖದ ಇನ್ಪುಟ್ (Q _H ) ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ತೈಲ, ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು, ಅನಿಲ ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು (ನಾವು ಪಾವತಿಸುವ ಇಂಧನಗಳು) ಸುಡುವ ಮೂಲಕ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಆದ್ದರಿಂದ, ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್ ಅನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾದಷ್ಟು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕನಿಷ್ಠ ವೆಚ್ಚದಿಂದ ನಾವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಭವನೀಯ ಪ್ರಯೋಜನವನ್ನು ಬಯಸುತ್ತೇವೆಯಾದರೂ, ವಾಸ್ತವವೆಂದರೆ ಉಗಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸುಮಾರು 40% ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಸುಮಾರು 50% ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಇದರರ್ಥ ಇಂಧನವನ್ನು ಸುಡುವುದರಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಶಾಖದ ಅರ್ಧದಷ್ಟು ವ್ಯರ್ಥವಾಗುತ್ತದೆ. ಅರ್ಧದಷ್ಟು ಮಾತ್ರ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 1:

ಒಂದು ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್ 3000 ಜೂಲ್‌ಗಳಷ್ಟು ಶಾಖವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ (Q _H ), ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ (W) ಮತ್ತು 2500 ಜೂಲ್‌ಗಳಷ್ಟು ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ (Q _L ). ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ನ ದಕ್ಷತೆ ಏನು?

ಚರ್ಚೆ

ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 2:

ಒಂದು ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್ 3000 ಜೂಲ್‌ಗಳಷ್ಟು ಶಾಖವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ (Q _H ), ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ (W) ಮತ್ತು 2000 ಜೂಲ್‌ಗಳಷ್ಟು ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ (Q _L ). ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ನ ದಕ್ಷತೆ ಏನು?

ಚರ್ಚೆ

ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 3:

ಒಂದು ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್ 3000 ಜೂಲ್‌ಗಳಷ್ಟು ಶಾಖವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ (Q _H ), ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ (W) ಮತ್ತು 1500 ಜೂಲ್‌ಗಳಷ್ಟು ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ (Q _L ). ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ನ ದಕ್ಷತೆ ಏನು?

ಚರ್ಚೆ