ٿرموڊائنامڪس جي ٻئي قانون بابت مضمون
سڀئي قدرتي طور تي ٿيندڙ عمل صرف هڪ طرف ٿين ٿا پر مخالف طرف نه ٿا ٿي سگهن، جن کي عام طور تي ناقابلِ واپسي عمل چيو ويندو آهي. اسٽيم مان آزاد ٿيڻ کان پوءِ ۽ آزاد زوال جڏهن هڪ آم زمين تي ڪري ٿو، اهو ڪڏهن به پوئتي نه هٽندو آهي. هڪ ڪتاب جنهن کي اسين دٻائيندا آهيون ۽ پوءِ روڪيندا آهيون اهو ڪڏهن به اسان ڏانهن واپس نه ٿو هلي. جيڪڏهن اسان ڪنهن اعليٰ درجه حرارت واري شيءِ (گرم شيءِ) کي گهٽ درجه حرارت واري شيءِ (ٿڌي شيءِ) سان ڇهون ٿا، ته قدرتي طور تي گرمي اعليٰ درجه حرارت واري شيءِ کان گهٽ درجه حرارت واري شيءِ ڏانهن وهندي آهي. اسان ڪڏهن به الٽي عمل نه ٿا ڏسون، جتي گرمي قدرتي طور تي ٿڌي شيءِ کان گرم شيءِ ڏانهن منتقل ٿئي ٿي. جيڪڏهن اهو عمل ٿئي ٿو، ته ٿڌي شيءِ ٿڌي ٿي ويندي، جڏهن ته گرم شيءِ گرم ٿي ويندي. پر حقيقت ۾، اهو معاملو ناهي. ڪيترائي ناقابلِ واپسي عمل آهن جيڪي هڪ ٻئي کان مختلف نظر اچن ٿا، پر انهن سڀني ۾ توانائي جي صورت ۾ تبديليون ۽ هڪ شيءِ کان ٻئي ڏانهن توانائي جي منتقلي شامل آهي.
مثال طور، هڪ طاقتور زلزلو ايندو آهي جيڪو عمارتون ڊهي پوندو آهي (زلزلي جي لهرن جي توانائي جي ڪري عمارتون ڊهي وينديون آهن). ڇا توهان ڪڏهن تباهه ٿيل عمارت جي هر حصي کي ٻيهر گڏ ٿيندي ۽ اڳ وانگر سڌو بيهڻ ڏٺو آهي؟ يا، مثال طور، هڪ شيشو فرش تي ڪري ٿو ۽ ٽٽي ٿو... ڇا توهان ڪڏهن فرش تي پکڙيل شيشي جي ٽڪرن کي ٻيهر گڏ ٿيندي ۽ هڪ شيشو ٺاهيندي ڏٺو آهي جيڪو اڳ وانگر پورو آهي؟ ڪڏهن به نه ٿيو... ٻيون به ڪيتريون ئي مثالون آهن.
صرف هڪ طرف ٿيندڙ ٿرموڊائنامڪ عملن (ناقابلِ واپسي عملن) جي وضاحت ڪرڻ لاءِ، سائنسدانن ٿرموڊائنامڪس جو ٻيو قانون تيار ڪيو. ٿرموڊائنامڪس جو ٻيو قانون وضاحت ڪري ٿو ته ڪائنات ۾ ڪهڙا عمل ٿي سگهن ٿا ۽ ڪهڙا عمل نه ٿا ٿي سگهن. آر جي اي نالي هڪ سائنسدان ڪلاوسيس (1822-1888) هيٺ ڏنل بيان ڏنو:
گرمي پاڻمرادو هڪ اعليٰ درجه حرارت واري شيءِ کان گهٽ درجه حرارت واري شيءِ ڏانهن منتقل ٿيندي آهي؛ گرمي پاڻمرادو هڪ گهٽ درجه حرارت واري شيءِ کان وڌيڪ درجه حرارت واري شيءِ ڏانهن منتقل نه ٿيندي (ٿرموڊائنامڪس جو ٻيو قانون - ڪلاوسيس بيان).
ڪلاوسيس بيان ٿرموڊائنامڪس جي ٻئي قانون جو هڪ خاص بيان آهي. ان کي خاص بيان سڏيو ويندو آهي ڇاڪاڻ ته اهو صرف هڪ عمل تي لاڳو ٿئي ٿو، يعني گرمي جي منتقلي. ڇاڪاڻ ته هي بيان ٻين عملن سان لاڳاپيل ناهي، اسان کي هڪ وڌيڪ عام بيان جي ضرورت آهي. ٿرموڊائنامڪس جي ٻئي قانون جي عام بيان جي ترقي جزوي طور تي گرمي انجڻ جي مطالعي تي ٻڌل هئي. تنهن ڪري، اسان پهريان گرمي انجڻ تي بحث ڪنداسين.
حرارتي انجن
اسان جيڪا توانائي استعمال ڪريون ٿا ان جو گهڻو حصو پيٽروليم، گئس ۽ ڪوئلي ۾ موجود ڪيميائي امڪاني توانائي مان ايندو آهي. پيٽروليم، گئس يا ڪوئلي ۾ موجود ڪيميائي امڪاني توانائي سڌو سنئون استعمال نه ٿي ڪري سگهجي. پيٽروليم، گئس يا ڪوئلي کي پهريان ساڙڻ گهرجي. عام طور تي، فوسل ايندھن (پيٽروليم، گئس ۽ ڪوئلي) کي ساڙڻ سان گرمي پيدا ٿئي ٿي. گرمي کي سڌو سنئون کاڌو پچائڻ ۽ ڪمري کي گرم ڪرڻ لاءِ استعمال ڪري سگهجي ٿو. ڪنهن شيءِ کي منتقل ڪرڻ لاءِ (مثال طور، گاڏي کي منتقل ڪرڻ لاءِ)، اسان کي گرمي کي حرڪي توانائي يا مشيني توانائي ۾ تبديل ڪرڻ گهرجي (مڪيني توانائي = امڪاني توانائي + حرڪي توانائي). مشيني توانائي کي گرمي ۾ تبديل ڪرڻ هڪ تمام آسان ڪم آهي، پر گرمي کي ميڪاني توانائي ۾ تبديل ڪرڻ ڏکيو آهي. پنهنجي هٿن کي پاڻ ۾ ملائڻ جي ڪوشش ڪريو... توهان جون هٿن جون هٿيون گرم آهن، صحيح؟ جڏهن اسان پنهنجي هٿن کي پاڻ ۾ ملائيندا آهيون (اسين ڪم ڪندا آهيون)، مشيني توانائي گرمي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي. عمل تمام آسان آهي... ڪم ڪندي به لامحدود گرمي پيدا ڪري سگهجي ٿي. پر الٽ عمل، يعني ڪم ڪرڻ لاءِ گرمي استعمال ڪرڻ، ڏکيو آهي.
ڪم ڪرڻ لاءِ گرمي استعمال ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندڙ هڪ ڊوائيس صرف 1700 ۾ ايجاد ٿيو هو. سوال ۾ ڊوائيس اسٽيم انجن هو. اسٽيم انجن پهريون ڀيرو ڪوئلي جي کاڻ مان پاڻي ڪڍڻ لاءِ استعمال ڪيا ويا هئا. اهو نوٽ ڪرڻ ضروري آهي ته اسٽيم انجن جو پهريون استعمال سائنسدانن کي اهو ڄاڻڻ کان اڳ ٿيو هو ته گرمي اصل ۾ گرمي جي فرق جي ڪري توانائي منتقل ٿئي ٿي (ٿرموڊائنامڪس جو پهريون قانون اڃا تائين تيار نه ڪيو ويو هو).
ان وقت ٻاڦ واري انجڻ جو استعمال ممڪن طور تي روزمره جي تجربي تي ٻڌل هو جيڪو ڏيکاري ٿو ته ٻاڦ شين کي منتقل ڪري سگهي ٿي. ٻاڦ واري انجڻ کي گرمي انجڻ سمجهيو ويندو آهي (هڪ گرمي انجڻ = گرمي کي ميڪيڪل توانائي ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ هڪ اوزار). اڄ، ٻاڦ واري انجڻ کي بجلي پيدا ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي. جديد گرمي انجڻ اندروني ڪمبشن انجڻ آهن (ڪار انجڻ، موٽرسائيڪل انجڻ، وغيره).
گرمي انجڻ جي استعمال جي پويان بنيادي خيال اهو آهي ته گرمي کي صرف تڏهن ئي ميڪيڪل توانائي ۾ تبديل ڪري سگهجي ٿو جڏهن ان کي وڌيڪ گرمي پد واري علائقي کان گهٽ درجه حرارت واري علائقي ڏانهن وهڻ جي اجازت ڏني وڃي. هن عمل دوران، ڪجهه گرمي کي ميڪيڪل توانائي ۾ تبديل ڪيو ويندو آهي (ڪجهه گرمي ڪم ڪرڻ لاءِ استعمال ڪئي ويندي آهي)، جڏهن ته ڪجهه گرمي کي گهٽ درجه حرارت واري علائقي ڏانهن رد ڪيو ويندو آهي. گرمي انجڻ ۾ توانائي جي تبديلي ۽ توانائي جي منتقلي جو عمل ڊاگرام ۾ ڏيکاريو ويو آهي.
وڌيڪ گرمي پد (ٽيH) ۽ گهٽ درجه حرارت (TL) کي انجن جي آپريٽنگ گرمي پد پڻ سڏيو ويندو آهي. تيز گرمي پد واري جاءِ تان وهندڙ گرمي کي علامت Q ڏني وئي آهي.H، جڏهن ته گهٽ درجه حرارت واري جاءِ تي ڇڏيل گرمي کي علامت Q ڏني وئي آهيL. جڏهن تيز گرمي پد واري جاءِ کان گهٽ درجه حرارت واري جاءِ ڏانهن وهندو آهي، ته ڪجهه QH ميڪانياتي توانائي ۾ تبديل ٿيل (ڪم ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندڙ)، ان جو ڪجهه حصو Q جي طور تي خارج ٿئي ٿوL. اصل ۾ اسان کي اميد آهي ته سڀ ق.H W ۾ تبديل ٿي سگهي ٿو، پر روزمره جو تجربو ڏيکاري ٿو ته اهو ناممڪن آهي. هميشه ڪجهه گرمي ضايع ٿيندي آهي. تنهن ڪري، توانائي جي تحفظ جي بنياد تي، اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته QH = ڊبليو + سوالL.
هاڻي اچو ته هڪ گرمي انجڻ جو جائزو وٺون جيڪو عام طور تي گرمي کي ميڪيڪل توانائي ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندو آهي. اهو نوٽ ڪرڻ ضروري آهي ته اسان صرف گرمي انجڻ تي غور ڪري رهيا آهيون جيڪي مسلسل ڪم ڪن ٿا. ڪم کي مسلسل انجام ڏيڻ لاءِ، گرمي کي هڪ اعلي درجه حرارت واري علائقي کان گهٽ درجه حرارت واري علائقي ڏانهن مسلسل وهڻ گهرجي. جيڪڏهن گرمي صرف هڪ ڀيرو وهندي آهي، ته گرمي انجڻ پاران ڪيل ڪم پڻ صرف هڪ ڀيرو ڪيو ويندو (پيدا ٿيندڙ ميڪيڪل توانائي تمام گهٽ هوندي). تنهن ڪري، گرمي انجڻ کي بهتر طور تي استعمال نه ٿو ڪري سگهجي. هڪ گرمي انجڻ کي بهتر طور تي استعمال ڪري سگهجي ٿو جيڪڏهن اهو مسلسل ڪم ڪري ٿو. ٻين لفظن ۾، گرمي انجڻ پاران پيدا ٿيندڙ ميڪيڪل توانائي ڪنهن شيءِ کي منتقل ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيڻ لاءِ ڪافي آهي.
ٻاڦ وارو انجن
ٻاڦ وارا انجن پاڻيءَ جي بخارات کي گرمي جي منتقلي جي وچولي طور استعمال ڪندا آهن. ٻاڦ کي ٻاڦ واري انجن جو ڪم ڪندڙ مادو سڏيو ويندو آهي. ٻاڦ واري انجن جا ٻه قسم آهن: ريسيپروڪيٽنگ ٻاڦ وارا انجن ۽ ٽربائن ٻاڦ وارا انجن (اسٽيم ٽربائن). انهن جي ڊيزائن ۾ ٿورو فرق آهي، پر ٻنهي قسمن ۾ هڪجهڙائي آهي: اهي تيل، گئس، ڪوئلي، يا ايٽمي توانائي کي ساڙي گرم ڪيل ٻاڦ استعمال ڪندا آهن.
ريسيپروڪيٽنگ قسم اسٽيم انجڻ
ڪنٽينر ۾ پاڻي عام طور تي تيز دٻاءُ تي گرم ڪيو ويندو آهي. ڇاڪاڻ ته اهو تيز دٻاءُ تي گرم ڪيو ويندو آهي، ان ڪري اُبلڻ جو عمل تيز گرمي پد تي ٿيندو آهي. گرمي پد سڌو سنئون دٻاءُ جي متناسب هوندو آهي. ٻاڦ جو گرمي پد جيترو وڌيڪ هوندو، اوترو ئي بخار جو دٻاءُ وڌيڪ هوندو آهي. هي تيز گرمي پد يا تيز دٻاءُ وارو ٻاڦ انليٽ والو ذريعي هلندو آهي ۽ پسٽن جي خلاف وڌندو آهي. جيئن جيئن اهو وڌندو آهي، ٻاڦ پسٽن کي ڌڪيندي آهي، جنهن جي ڪري اهو ساڄي پاسي هليو ويندو آهي.
ٻاڦ ۾ موجود گرمي جو ڪجهه حصو حرڪي توانائي ۾ تبديل ٿي ويندو آهي. جڏهن پسٽن ساڄي طرف منتقل ٿئي ٿو، ته پسٽن سان ڳنڍيل ڦيٿو گھمندو آهي (1). اڌ گھمڻ کان پوءِ، ڦيٿو پسٽن کي واپس ان جي اصل پوزيشن ڏانهن ڌڪيندو آهي (2). جڏهن پسٽن کاٻي طرف منتقل ٿئي ٿو، ته انليٽ والو پاڻمرادو بند ٿي ويندو آهي، جڏهن ته ايگزاسٽ والو پاڻمرادو کلي ويندو آهي. ٻاڦ کي ڪنڊينسر ذريعي ڪنڊينسر ڪيو ويندو آهي، جيڪو اوس ۾ تبديل ٿي ويندو آهي. اڳتي، ڪنڊينسر ۾ پاڻي کي ٻيهر اُبالڻ لاءِ واپس ڪنٽينر ۾ پمپ ڪيو ويندو آهي. ۽ ائين ئي... ڇاڪاڻ ته اهو عمل بار بار ٿيندو آهي، پسٽن ساڄي ۽ کاٻي طرف مسلسل هلندو آهي. ڇاڪاڻ ته پسٽن ساڄي ۽ کاٻي طرف مسلسل هلندو آهي، تنهن ڪري ڦيٿو پڻ مسلسل گھمندو آهي. ڦيٿي جي گردش عام طور تي ڪنهن شيءِ کي منتقل ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندي آهي.
اسٽيم ٽربائن
اسٽيم ٽربائن جو ڪم ڪرڻ جو اصول بنيادي طور تي هڪ ريسيپروڪيٽنگ اسٽيم انجن وانگر آهي. فرق اهو آهي ته هڪ ريسيپروڪيٽنگ اسٽيم انجن هڪ پسٽن استعمال ڪندو آهي، جڏهن ته هڪ اسٽيم ٽربائن هڪ ٽربائن استعمال ڪندو آهي. هڪ ريسيپروڪيٽنگ اسٽيم انجن ۾، گرمي کي پهريان پسٽن جي ٽرانسليشنل ڪائنيٽڪ توانائي ۾ تبديل ڪيو ويندو آهي. ان کان پوءِ، پسٽن جي ٽرانسليشنل ڪائنيٽڪ توانائي کي گھمندڙ ڦيٿي جي گردشي ڪائنيٽڪ توانائي ۾ تبديل ڪيو ويندو آهي. اسٽيم ٽربائن ۾، گرمي سڌو سنئون ٽربائن جي گردشي ڪائنيٽڪ توانائي ۾ تبديل ڪئي ويندي آهي. دٻاءُ جي فرق جي ڪري ٽربائن گردش ڪري سگهي ٿي. بليڊ جي مٿان ٻاڦ جو گرمي پد بليڊ جي هيٺان ٻاڦ جي گرمي پد کان گهڻو وڌيڪ آهي. بليڊ هڪ پتلي پليٽ آهي جيڪا ٽربائن جي مرڪز ۾ واقع آهي. گرمي پد سڌو سنئون دٻاءُ جي متناسب آهي. ڇاڪاڻ ته بليڊ جي مٿان ٻاڦ جو گرمي پد بليڊ جي هيٺان ٻاڦ جي گرمي پد کان وڌيڪ آهي، بليڊ جي مٿان ٻاڦ جو دٻاءُ بليڊ جي هيٺان دٻاءُ کان وڌيڪ آهي. هي دٻاءُ جو فرق ٻاڦ کي بليڊ کي هيٺان ڌڪڻ جو سبب بڻائيندو آهي، جنهن جي ڪري ٽربائن گھمندي آهي. ٽربائن جي گردش جي هدايت شڪل ۾ ڏيکاريل آهي.
اهو نوٽ ڪرڻ ضروري آهي ته اسٽيم انجڻ جو ڪم ڪندڙ اصول مٿي بيان ڪيل توانائي جي منتقلي جي ڊاگرام تي ٻڌل آهي. هن صورت ۾، ميڪيڪل توانائي پيدا ڪري سگهجي ٿي گرمي کي ڪنهن شيءِ يا جڳهه کان وڌيڪ گرمي پد واري شيءِ يا جڳهه ڏانهن گهٽ درجه حرارت واري شيءِ يا جڳهه ڏانهن وهڻ جي اجازت ڏيندي. تنهن ڪري، اسٽيم انجڻ ۾ گرمي پد جو فرق ضروري آهي.
جيڪڏهن توهان ڌيان ڏيو ته هڪ موٽندڙ اسٽيم انجڻ ڪيئن ڪم ڪري ٿو، ته توهان ڏسندا ته پسٽن اڃا تائين کاٻي ۽ ساڄي طرف هلي سگهي ٿو جيتوڻيڪ ڪو به گرمي پد جو فرق نه آهي (ڪو به ڪنڊينسر يا پمپ ناهي). پسٽن تيز گرمي پد يا تيز دٻاءُ واري ٻاڦ جي توسيع جي ڪري ساڄي طرف هلي سگهي ٿو. هن صورت ۾، ٻاڦ ۾ ڪجهه گرمي پسٽن جي ٽرانسليشنل ڪائنيٽڪ توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي. پسٽن جي هي ٽرانسليشنل ڪائنيٽڪ توانائي پوءِ گھمندڙ ڦيٿي جي گردشي ڪائنيٽڪ توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي. اڌ گردش مڪمل ڪرڻ کان پوءِ، ڦيٿو پسٽن کي واپس کاٻي طرف ڌڪيندو آهي. جڏهن ڦيٿو پسٽن کي واپس کاٻي طرف ڌڪيندو آهي، ته ڦيٿي جي گردشي ڪائنيٽڪ توانائي ٻيهر پسٽن جي ٽرانسليشنل ڪائنيٽڪ توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي. جيئن پسٽن کاٻي طرف هلندو آهي، اهو سلنڈر ۾ ٻاڦ کي ٻاهر ڪڍيندو آهي. ساڳئي وقت، ايگزاسٽ والو کلي ويندو آهي.
اهڙيءَ طرح، پسٽن پاران ڌڪيل ٻاڦ پنهنجي دوست کي ايگزاسٽ والو جي هيٺان ڌڪيندي. هاڻي، جيڪڏهن ايگزاسٽ والو جي هيٺان ٻاڦ جو گرمي پد پسٽن پاران ڌڪيل ٻاڦ جي گرمي پد جي برابر آهي، ته پوءِ پسٽن جي سڀني ترجمي واري حرڪي توانائي واپس ٻاڦ جي اندروني توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي. اندروني توانائي سڌي طرح گرمي پد جي متناسب آهي. جيڪڏهن ٻاڦ جي اندروني توانائي وڌي ٿي، ته ٻاڦ جو گرمي پد وڌي ٿو. گرمي پد سڌي طرح دٻاءُ جي متناسب آهي. جيڪڏهن ٻاڦ جو گرمي پد وڌي ٿو، ته ٻاڦ جو دٻاءُ به وڌي ٿو. اهڙيءَ طرح، ايگزاسٽ والو ذريعي ڇڏڻ واري ٻاڦ جو دٻاءُ انليٽ والو ذريعي داخل ٿيندڙ ٻاڦ جي دٻاءُ جي برابر آهي. پسٽن مسلسل ساڄي ۽ کاٻي طرف حرڪت ڪندو رهندو پر ڪابه ڪل حرڪي توانائي استعمال نه ٿيندي (ڪو به ڪل ڪم پيدا نه ٿيندو). تنهن ڪري توسيع جي عمل دوران پسٽن پاران حاصل ڪيل حرڪي توانائي (پسٽن ساڄي طرف منتقل ٿئي ٿو) ڪمپريشن جي عمل دوران ٻاڦ ڏانهن موٽائي ويندي (پسٽن کاٻي طرف منتقل ٿئي ٿو).
اهو نتيجو ڪڍيو ويو آهي ته اسٽيم انجڻ ۾ گرمي پد جو فرق اڃا به ضروري آهي. اسٽيم انجڻ ۾ گرمي پد جو هي فرق ڪنڊينسر استعمال ڪندي حاصل ڪري سگهجي ٿو. جڏهن ايگزاسٽ والو جي هيٺان اسٽيم جو گرمي پد ۽ دٻاءُ سلنڈر ۾ اسٽيم جي گرمي پد ۽ دٻاءُ کان تمام گهٽ هوندو آهي، تڏهن جڏهن پسٽن کاٻي پاسي واپس هليو ويندو آهي، ته پسٽن جي ٻاڦ تي دٻاءُ جي مقدار ان دٻاءُ جي مقدار کان تمام گهٽ هوندي آهي جيڪو پسٽن تي وجهي ٿو جڏهن پسٽن ساڄي پاسي هليو ويندو آهي. ٻين لفظن ۾، پسٽن جي ٻاڦ تي ڪم جي مقدار ان ڪم جي مقدار کان تمام گهٽ هوندي آهي جيڪو ٻاڦ پسٽن تي ڪري ٿو. تنهن ڪري پسٽن جي حرڪتي توانائي جو صرف هڪ ننڍڙو حصو ٻاڦ ڏانهن موٽندو آهي. اهڙيءَ طرح، ڪل حرڪي توانائي يا ڪل ڪم پيدا ٿيندو. هي ڪل حرڪي توانائي ڪنهن شيءِ کي منتقل ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندي آهي.
اندروني ڪمبسشن انجڻ
موٽرسائيڪل ۽ ڪار جا انجن اندروني ڪمبشن انجڻ جا مثال آهن. انهن کي اندروني ڪمبشن انجڻ سڏيو ويندو آهي ڇاڪاڻ ته ڪمبشن جو عمل بند سلنڈر اندر ٿيندو آهي. اندروني ڪمبشن انجڻ ايڊيبيٽڪ ڪمپريشن ۽ ايڪسپينشن جي تصور کي استعمال ڪندي انجنيئرنگ جو نتيجو آهن، جيئن پوئين موضوع ۾ وضاحت ڪئي وئي آهي. ٿرموڊائنامڪس جو پهريون قانون.
اسين صرف اندروني ڪمبشن انجڻين تي غور ڪنداسين جيڪي پيٽرول ۽ ڊيزل کي ايندھن طور استعمال ڪن ٿا. پيٽرول ۽ ڊيزل پيٽروليم جون شيون آهن، ۽ تنهن ڪري انهن ۾ ڪيميائي امڪاني توانائي هوندي آهي. پيٽرول ۽ ڊيزل ۾ ڪيميائي امڪاني توانائي پهرين ٻرڻ جي عمل ذريعي گرمي ۾ تبديل ٿيندي آهي. ٻرڻ ذريعي پيدا ٿيندڙ گرمي پوءِ ميڪيڪل توانائي ۾ تبديل ٿيندي آهي. هي ميڪيڪل توانائي اها آهي جيڪا موٽرسائيڪل يا ڪار کي حرڪت ڏيڻ جي اجازت ڏئي ٿي. پيٽرول انجڻ ۾ سائيڪل کي اوٽو سائيڪل سڏيو ويندو آهي، جڏهن ته ڊيزل انجڻ ۾ سائيڪل کي ڊيزل سائيڪل سڏيو ويندو آهي. هڪ سائيڪل هڪ ريورسيبل ٿرموڊائنامڪ عمل آهي. اچو ته پهريان اوٽو سائيڪل تي بحث ڪريون.
اوٽو سائيڪل
هي هڪ چار اسٽروڪ اندروني ڪمبشن انجڻ جو خاڪو آهي. هوا ۽ پيٽرول جي بخارات جو مرکب ڪاربوريٽر مان سلنڈر ۾ وهندو آهي جيئن پسٽن هيٺ لهي ٿو (انٽيڪ اسٽروڪ). سلنڈر ۾ هوا ۽ پيٽرول جي بخارات جو مرکب پوءِ ايڊيبيٽيڪلي طور تي دٻايو ويندو آهي جيئن پسٽن مٿي هلي ٿو (ڪمپريشن اسٽروڪ). ڇاڪاڻ ته اهو ايڊيبيٽيڪلي طور تي دٻايو ويندو آهي، مرکب جو گرمي پد ۽ دٻاءُ وڌي ويندو آهي. ساڳئي وقت، اسپارڪ پلگ مرکب کي باهه ڏئي ٿو، ان کي باهه ڏئي ٿو. جيئن اهو ساڙي ٿو، گئس جو گرمي پد ۽ دٻاءُ وڌي ٿو. اعليٰ درجه حرارت، اعليٰ دٻاءُ واري گئس پسٽن جي خلاف وڌندي آهي، ان کي هيٺ ڌڪيندي آهي (ايڪسپينشن اسٽروڪ). پوءِ سڙيل گئس کي ايگزاسٽ والو ذريعي ڇڏيو ويندو آهي ۽ ايگزاسٽ پائپ (ايگزاسٽ اسٽروڪ) ڏانهن هدايت ڪئي ويندي آهي. انٽيڪ والو ٻيهر کلي ٿو، ۽ چار اسٽروڪ ورجائي رهيا آهن.
اهو نوٽ ڪرڻ ضروري آهي ته ايڊيبيٽڪ ڪمپريشن اسٽروڪ جو مقصد هوا-پيٽرول وانپ مرکب جي گرمي پد ۽ دٻاءُ کي وڌائڻ آهي. تيز دٻاءُ تي جلڻ تمام گهڻو گرمي پد ۽ دٻاءُ پيدا ڪري ٿو. نتيجي طور، توسيع جي عمل دوران پيدا ٿيندڙ زور (F = PA) تمام وڏو آهي. ان جي نتيجي ۾ موٽرسائيڪل يا ڪار جو انجن وڌيڪ طاقتور ٿي ويندو آهي. ڪمپريشن کان سواءِ به، هوا-پيٽرول وانپ مرکب تڏهن باهه ڏئي سگهي ٿو جڏهن اسپارڪ پلگ چمڪ پيدا ڪري ٿو. بهرحال، ساڙيل گئس جو گرمي پد ۽ دٻاءُ تمام گهڻو نه آهي، تنهن ڪري نتيجو نڪرندڙ زور پڻ ننڍو آهي. نتيجي طور، انجن گهٽ طاقتور ٿي ويندو آهي.
چار اسٽروڪ اندروني ڪمبشن انجن ۾ توانائي جي تبديلي ۽ توانائي جي منتقلي جي عمل کي هن ريت بيان ڪري سگهجي ٿو: ڪمبشن دوران، پيٽرول ۾ ڪيميائي امڪاني توانائي ۽ هوا ۾ توانائي گرمي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي. ڪجهه گرمي پسٽن راڊ ۽ ڪرينڪ شافٽ ۾ ميڪيڪل توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي، جڏهن ته ڪجهه ايگزاسٽ پائپ ذريعي خارج ٿيندي آهي. پسٽن راڊ ۽ ڪرينڪ شافٽ ۾ گهڻي ڀاڱي ميڪيڪل توانائي گاڏي ۾ (گاڏي کي هلائيندي) ميڪيڪل توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي، جڏهن ته هڪ ننڍڙو حصو گرمي ۾ تبديل ٿي ويندو آهي. گرمي رگڙ ذريعي پيدا ٿيندي آهي.
اوٽو سائيڪل ۾ اڊيبيٽڪ توسيع ۽ ڪمپريشن جي عمل کي هيٺ ڏنل ڊاگرام ۾ بيان ڪري سگهجي ٿو. هي ڊاگرام پيٽرول تي هلندڙ اندروني ڪمبشن انجڻ ۾ ٿيندڙ ٿرموڊائنامڪ عملن جو هڪ مثالي ماڊل ڏيکاري ٿو.
هوا ۽ پيٽرول جي بخارات جو هڪ مرکب سلنڈر (a) ۾ داخل ٿئي ٿو. پوءِ هوا ۽ پيٽرول جي بخارات جو مرکب بنيادي طور تي دٻايو ويندو آهي (a-b). نوٽ ڪريو ته سلنڈر جو مقدار گهٽجي ويندو آهي. هوا ۽ پيٽرول جي بخارات جو مرکب مسلسل مقدار تي گرم ڪيو ويندو آهي - مرکب کي ساڙيو ويندو آهي (b-c). ساڙيل گئس ايڊيبيٽڪ توسيع (c-d) مان گذرندي آهي. مسلسل مقدار تي ٿڌي ٿيڻ سان - ساڙيل گئس کي ايگزاسٽ پائپ ۾ خارج ڪيو ويندو آهي ۽ هوا + پيٽرول جي بخارات جو هڪ نئون مرکب سلنڈر (d-a) ۾ داخل ٿئي ٿو.
هوا ۽ پيٽرول جي بخارات جو هڪ مرکب سلنڈر (a) ۾ داخل ٿئي ٿو. پوءِ هوا ۽ پيٽرول جي بخارات جو مرکب بنيادي طور تي دٻايو ويندو آهي (a-b). نوٽ ڪريو ته سلنڈر جو مقدار گهٽجي ويندو آهي. هوا ۽ پيٽرول جي بخارات جو مرکب مسلسل مقدار تي گرم ڪيو ويندو آهي - مرکب کي ساڙيو ويندو آهي (b-c). ساڙيل گئس ايڊيبيٽڪ توسيع (c-d) مان گذرندي آهي. مسلسل مقدار تي ٿڌي ٿيڻ سان - ساڙيل گئس کي ايگزاسٽ پائپ ۾ خارج ڪيو ويندو آهي ۽ هوا + پيٽرول جي بخارات جو هڪ نئون مرکب سلنڈر (d-a) ۾ داخل ٿئي ٿو.
ڊيزل سائيڪل
ڊيزل انجڻ جو ڪم ڪرڻ جو اصول پيٽرول انجڻ سان ملندڙ جلندڙ آهي. فرق شروعاتي ايڊيابيٽڪ ڪمپريشن مرحلي ۾ آهي (ايڊيابيٽڪ ڪمپريشن = ڪمپريشن جيڪو ايترو جلدي ڪيو ويندو آهي جو گرمي کي سسٽم ۾ يا ٻاهر نڪرڻ جو وقت نه هوندو آهي. هن صورت ۾ سسٽم هڪ سلنڈر آهي). جڏهن ته پيٽرول انجڻ ۾، جيڪو ڪمپريس ڪيو ويندو آهي اهو هوا ۽ پيٽرول بخارات جو مرکب هوندو آهي، ڊيزل انجڻ ۾ صرف هوا کي ڪمپريس ڪيو ويندو آهي. ايڊيابيٽڪ ڪمپريشن هوا جي گرمي پد ۽ دٻاءُ کي وڌائيندو آهي. اڳتي، انجيڪٽر، عرف انجيڪٽر، ڊيزل کي اسپري ڪندو آهي. ڇاڪاڻ ته هوا جو گرمي پد ۽ دٻاءُ اڳ ۾ ئي تمام گهڻو هوندو آهي، جڏهن ڊيزل کي سلنڈر ۾ اسپري ڪيو ويندو آهي، ته ڊيزل فوري طور تي باهه لڳندو آهي. ڪنهن به اسپارڪ پلگ جي ضرورت ناهي. هيٺ ڏنل ڊاگرام ۾ ڏيکاريل دٻاءُ جي قيمت کي نوٽ ڪريو. Bاوٽو سائيڪل ڊاگرام ۾ ڏيکاريل دٻاءُ جي شدت سان مقابلو ڪريو.
هي ڊاگرام هڪ مثالي ڊيزل چڪر ڏيکاري ٿو. شروعات ۾، هوا کي اڊيبيٽڪ طور تي دٻايو ويندو آهي (a-b)، پوءِ مسلسل دٻاءُ تي گرم ڪيو ويندو آهي - انجيڪٽر ڊيزل کي اسپري ڪندو آهي ۽ ٻرڻ ٿيندي آهي (b-c)، سڙيل گئس اڊيبيٽڪ توسيع (c-d) مان گذرندي آهي، مسلسل مقدار تي ٿڌي ٿيندي آهي - سڙيل گئس کي ايگزاسٽ پائپ ذريعي ڪڍيو ويندو آهي ۽ تازي هوا سلنڈر ۾ داخل ٿيندي آهي (d-a).
مٿي ڏنل وضاحت جي بنياد تي، اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته هر گرمي انجڻ ۾ بنيادي طور تي هڪ مخصوص ڪم ڪندڙ مادو هوندو آهي. ٻاڦ واري انجڻ لاءِ ڪم ڪندڙ مادو پاڻي آهي، پيٽرول انجڻ لاءِ ڪم ڪندڙ مادو هوا ۽ پيٽرول بخارات آهن، ۽ ڊيزل انجڻ لاءِ ڪم ڪندڙ مادو هوا ۽ ڊيزل ايندھن آهي. ڪم ڪندڙ مادو عام طور تي تيز گرمي پد تي گرمي جذب ڪري ٿو (QH)، ڪم ڪندي (ڊبليو)، پوءِ باقي گرمي کي گهٽ درجه حرارت تي ڇڏڻ (QL). ڇاڪاڻ ته توانائي محفوظ آهي، پوءِ QH = ڊبليو + سوالL.
گرمي انجڻ جي ڪارڪردگي
گرمي انجڻ جي ڪارڪردگي (e) انجڻ پاران ڪيل ڪم (W) ۽ تيز گرمي پد (Q) تي گرمي ان پٽ جي وچ ۾ تناسب آهي.H). رياضي طور تي ان کي هن طرح لکي سگهجي ٿو:
W اهو منافعو آهي جيڪو اسان حاصل ڪريون ٿا، جڏهن ته Q اهو منافعو آهي جيڪو اسان حاصل ڪريون ٿا.H اهو خرچ آهي جيڪو اسان ٻارڻ خريد ڪرڻ ۽ ساڙڻ تي برداشت ڪريون ٿا. انسانن جي حيثيت سان جيڪي هميشه وڌ کان وڌ ممڪن منافعو ۽ گهٽ ۾ گهٽ ممڪن خرچ حاصل ڪرڻ چاهين ٿا، اسان واقعي اميد ڪريون ٿا ته اسان کي حاصل ٿيندڙ منافعو (W) اسان جي خرچ (QH) جي برابر هجي. ڇا اهو ممڪن آهي؟
توانائي جي بچاءُ جي بنياد تي، ان پٽ گرمي (QH) ڪم (W) ڪيو ويو + گرمي جاري ڪيل (Q) جي برابر هجڻ گهرجيL). رياضي طور تي:
جيڪڏهن توهان گرمي انجڻ جي ڪارڪردگي کي فيصد ۾ ظاهر ڪرڻ چاهيو ٿا، ته صرف ڪارڪردگي مساوات کي 100٪ سان ضرب ڪريو. مٿي ڏنل ڪارڪردگي مساوات جي بنياد تي، وڌيڪ گرمي رد ڪئي ويندي آهي (Q).L) هڪ گرمي انجڻ جي ذريعي، گرمي انجڻ گهٽ ڪارآمد هوندو. اسان واقعي رد ٿيل گرمي جي مقدار چاهيون ٿا (QL) جيترو ٿي سگهي گهٽ. جڏهن ته، گرمي ان پٽ (QH) عام طور تي تيل، ڪوئلو، گئس وغيره (جنهن ايندھن لاءِ اسان ادا ڪندا آهيون) کي ساڙڻ سان حاصل ڪيو ويندو آهي.
تنهن ڪري، هر گرمي انجڻ کي بنيادي طور تي ممڪن حد تائين ڪارآمد بڻائڻ لاءِ ٺاهيو ويو آهي. جيتوڻيڪ اسان گهٽ ۾ گهٽ خرچ مان وڌ کان وڌ ممڪن فائدو چاهيون ٿا، حقيقت اها آهي ته ٻاڦ وارا انجن عام طور تي تقريباً 40٪ ڪارآمد هوندا آهن، جڏهن ته اندروني ڪمبشن انجڻ تقريباً 50٪ هوندا آهن. ان جو مطلب آهي ته ٻارڻ ساڙڻ سان پيدا ٿيندڙ گرمي جو اڌ ضايع ٿي ويندو آهي. صرف اڌ کي ميڪيڪل توانائي ۾ تبديل ڪيو ويندو آهي.
مثال سوال 1:
هڪ گرمي انجڻ 3000 جول گرمي جذب ڪري ٿي (QH)، ڪم ڪرڻ (W) ۽ 2500 جول گرمي ڇڏڻ (QL). گرمي انجڻ جي ڪارڪردگي ڇا آهي؟
بحث مباحثو
مثال سوال 2:
هڪ گرمي انجڻ 3000 جول گرمي جذب ڪري ٿي (QH)، ڪم ڪرڻ (W) ۽ 2000 جول گرمي ڇڏڻ (QL). گرمي انجڻ جي ڪارڪردگي ڇا آهي؟
بحث مباحثو
مثال سوال 3:
هڪ گرمي انجڻ 3000 جول گرمي جذب ڪري ٿي (QH)، ڪم ڪرڻ (W) ۽ 1500 جول گرمي ڇڏڻ (QL). گرمي انجڻ جي ڪارڪردگي ڇا آهي؟
بحث مباحثو
