Raikipohy momba ny herin'ny motera mafana
Fitaovana mamadika ny angovo mafana ho angovo mekanika ny motera hafanana. Ampiharina betsaka amin'ny fiainana andavanandro ny fitsipiky ny motera hafanana, manomboka amin'ny motera fiara ka hatramin'ny orinasa mpamokatra herinaratra. Hodinihina lalina ato amin'ity lahatsoratra ity ny raikipohy momba ny herin'ny motera hafanana, ny karazana motera hafanana, ny fomba fiasany, ny ohatra amin'ny kajy, ary ny fampiharana azy ireo.
Fahatakarana ny herin'ny motera hafanana
Ny herin'ny motera hafanana dia ny tahan'ny fiovan'ny angovo mafana ho angovo mekanika. Refesina amin'ny watts (W) ny hery, izay 1 watt mitovy amin'ny 1 joule isan-tsegondra. Miasa araka ny fitsipiky ny termodinamika ny motera hafanana, indrindra ny tsingerin'ny termodinamika, izay misy ny fifanakalozana hafanana sy asa.
Ny raikipohy fototra ho an'ny herin'ny motera hafanana (\( P \)) dia:
\[ P = \frac{W}{t} \]
Aiza:
– \( P \) dia ny hery (amin'ny watts),
– \( W \) dia asa (amin'ny joules),
– Ny \( t \) dia fotoana (amin'ny segondra).
Ny Fitsipiky ny Fiasan'ny Motera Hafanana
Miasa mifototra amin'ny tsingerina termodinamika izay misy dingana lehibe maromaro ny motera hafanana:
1. Fisintonana hafanana (\( Q_H \)): Mitroka hafanana avy amin'ny loharanon'ny hafanana ny milina.
2. Fiovan'ny hafanana ho asa (\( W \)): Ny sasany amin'ny hafanana voaray dia avadika ho asa mekanika.
3. Fandavana ny hafanana (\( Q_C \)): Ny hafanana sisa tavela dia ariana mankany amin'ny fitahirizana mangatsiaka.
Ny fahombiazan'ny motera hafanana (\( \eta \)) dia ny tahan'ny asa vokarina amin'ny hafanana voaray:
\[ \eta = \frac{W}{Q_H} \]
Karazana Motera Fanafanana
1. Môtô etona: Mampiasa ny etona rano ho toy ny ranoka miasa mba hamokarana asa mekanika. Ohatra: Lokomotiva etona, milina mpamokatra etona.
2. Môtô fandoroana anatiny: Mampiasa solika mirehitra ao anaty efitrano mihidy mba hamokarana asa. Ohatra: Môtô fiara, môtô diesel.
3. Môtô fandoroana ivelany: Ny fandoroana solika dia mitranga any ivelan'ny efitrano fiasana. Ohatra: Môtô Stirling.
Rafitra Herin'ny Motera Fanafanana Idealy
Modely tonga lafatra ho an'ny motera hafanana miasa amin'ny fahombiazana ambony indrindra ny motera Carnot. Ny fahombiazan'ny motera Carnot dia miankina amin'ny mari-pana avy amin'ny loharanon'ny hafanana (\( T_H \)) sy ny mari-pana avy amin'ny fitahirizana mangatsiaka (\( T_C \)), izay aseho amin'ny Kelvin:
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – \frac{T_C}{T_H} \]
Azo kajy amin'ny alalan'ny raikipohy ny herin'ny motera Carnot:
\[ P = \eta_{\text{Carnot}} \times \frac{Q_H}{t} \]
Ohatra amin'ny kajy ny herin'ny motera hafanana
Aoka hatao hoe miasa eo anelanelan'ny loharanon-kafanana amin'ny 500 K sy ny tahirin-kafanana mangatsiaka amin'ny 300 K ny motera Carnot. Mitroka hafanana 2000 J isan-tsegondra ny motera. Kajio ny fahombiazana sy ny herin'ny motera.
1. Kajio ny fahombiazana (\( \eta_{\text{Carnot}} \)):
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – \frac{T_C}{T_H} \]
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – \frac{300 \, \text{K}}{500 \, \text{K}} \]
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – 0.6 \]
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 0.4 \]
2. Kajy ny hery (\( P \)):
\[ P = \eta_{\text{Carnot}} \times \frac{Q_H}{t} \]
\[ P = 0.4 \times \frac{2000 \, \text{J}}{1 \, \text{s}} \]
\[ P = 0.4 x 2000 \]
\[ P = 800 \, \text{W} \]
Noho izany, ny herin'ny motera Carnot dia 800 watts.
Fampiharana ny motera hafanana
1. Famokarana herinaratra: Ampiasaina amin'ny famokarana herinaratra ny motera hafanana mba hanovana ny angovo mafana avy amin'ny solika fôsily na angovo nokleary ho angovo elektrika. Ny turbine etona dia ohatra mahazatra amin'ny motera hafanana amin'ny famokarana herinaratra.
2. Fitaterana: Ny motera fandoroana anatiny, toy ny motera lasantsy sy diesel, dia ampiasaina amin'ny fiara mba hamokarana ny hery izay manosika ny fiara.
3. Indostria: Ampiasaina amin'ny dingana indostrialy isan-karazany ny motera hafanana mba hamokarana asa mekanika sy hafanana. Anisan'izany ny fanamainana, fanafanana ary fitondrana milina indostrialy.
4. Fampangatsiahana sy Fanafanana: Ampiasaina amin'ny rafitra fampangatsiahana sy fanafanana ihany koa ny motera hafanana, toy ny fampangatsiahana rivotra sy ny fanafanana toerana, mba hamindrana hafanana avy amin'ny toerana iray mankany amin'ny toerana iray hafa.
Ireo anton-javatra misy fiantraikany amin'ny herin'ny motera hafanana
1. Ny hafanan'ny loharanon-kafanana sy ny fitahirizana mangatsiaka: Ny fahasamihafan'ny mari-pana eo amin'ny loharanon-kafanana sy ny fitahirizana mangatsiaka dia misy fiantraikany amin'ny fahombiazan'ny motera hafanana. Arakaraka ny maha-lehibe ny fahasamihafan'ny mari-pana no maha-ambony ny fahombiazana sy ny herin'ny motera.
2. Karazana solika: Ny karazana sy ny kalitaon'ny solika ampiasaina dia misy fiantraikany amin'ny habetsaky ny angovo mafana vokarina ary, amin'ny farany, amin'ny herin'ny motera.
3. Famolavolana milina: Ny famolavolana sy ny teknolojian'ny milina, anisan'izany ny fitaovana sy ny teknika fanamboarana, dia misy fiantraikany amin'ny fahombiazan'ny fiovam-po angovo sy ny herinaratra vokarina.
4. Toe-javatra iasana: Ny toe-javatra iasana toy ny tsindry, ny hafainganam-pandeha ary ny fikojakojana tsy tapaka dia misy fiantraikany amin'ny fahombiazana sy ny herin'ny motera hafanana.
Fianarana tranga: Orinasa mpamokatra herinaratra etona
Ohatra mivaingana amin'ny motera hafanana ny orinasa mpamokatra herinaratra etona. Ao amin'ireny orinasa ireny, ny solika (toy ny arintany na entona voajanahary) dia dorana mba hanafanana ny rano ao anaty boiler. Ny rano mafana dia avadika ho etona avo lenta, izay avy eo dia mampandeha ny turbine etona. Ny turbine etona no mamadika ny angovo mafana avy amin'ny etona ho angovo mekanika, izay avy eo dia avadika ho angovo elektrika amin'ny alàlan'ny gropy.
Aoka hatao hoe manana boiler izay manafana ny rano hatramin'ny mari-pana 600 K ny orinasa mpamokatra herinaratra amin'ny etona, ary ny etona vokarina dia mitondra turbine izay mandà ny hafanana mankany amin'ny fitahirizana mangatsiaka amin'ny mari-pana 300 K. Raha mandray hafanana 5000 J isan-tsegondra ity orinasa ity, dia azo kajy toy izao manaraka izao ny fahombiazan'ny motera Carnot sy ny hery vokarina:
1. Kajio ny fahombiazana (\( \eta_{\text{Carnot}} \)):
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – \frac{T_C}{T_H} \]
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – \frac{300 \, \text{K}}{600 \, \text{K}} \]
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – 0.5 \]
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 0.5 \]
2. Kajy ny hery (\( P \)):
\[ P = \eta_{\text{Carnot}} \times \frac{Q_H}{t} \]
\[ P = 0.5 \times \frac{5000 \, \text{J}}{1 \, \text{s}} \]
\[ P = 0.5 x 5000 \]
\[ P = 2500 \, \text{W} \]
Noho izany, ny herin'ny mpamokatra herinaratra etona dia 2500 watts na 2.5 kW.
Famaranana
Mitana anjara toerana lehibe amin'ny fanovana ny angovo mafana ho angovo mekanika azo ampiasaina amin'ny fampiharana isan-karazany ny motera hafanana, manomboka amin'ny famokarana herinaratra ka hatramin'ny fitaterana. Ny raikipohy ho an'ny herin'ny motera hafanana, P = Wt, dia manampy antsika hikajy ny tahan'ny fiovan'ny angovo. Amin'ny fahatakarana ny fahombiazana sy ireo anton-javatra izay misy fiantraikany amin'ny fahombiazan'ny motera hafanana, dia afaka mamolavola sy mampiasa rafitra mahomby kokoa sy maharitra kokoa isika. Ny fanadihadiana tranga momba ny orinasa mpamokatra herinaratra etona dia manome ohatra mivaingana momba ny fomba fampiharana ireo fitsipika ireo amin'ny indostrian'ny angovo.
