ආපසු හැරවිය නොහැකි තාප ගතික ක්රියාවලීන් පැහැදිලි කිරීම සඳහා විද්යාඥයින් තාප ගති විද්යාවේ දෙවන නියමය සකස් කළහ. තාප ගති විද්යාවේ දෙවන නියමය විශ්වයේ සිදුවිය හැකි ක්රියාවලීන් සහ සිදුවිය නොහැකි ක්රියාවලීන් පැහැදිලි කරයි. RJE ක්ලවුසියස් (1822-1888) නම් විද්යාඥයෙක් පහත ප්රකාශය කළේය:
ස්වාභාවිකවම, තාපය ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තූන්ගෙන් අඩු උෂ්ණත්ව වස්තූන් වෙත ගමන් කරයි; ස්වාභාවිකවම, තාපය අඩු උෂ්ණත්ව වස්තූන්ගෙන් ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තූන් වෙත ගමන් නොකරයි (තාප ගති විද්යාවේ දෙවන නියමය - ක්ලෝසියස්ගේ ප්රකාශය).
ක්ලෝසියස්ගේ ප්රකාශය තාප ගති විද්යාවේ දෙවන නියමයේ විශේෂ ප්රකාශයකි. එය තාප හුවමාරුවට අදාළ එක් ක්රියාවලියකට පමණක් අදාළ වන බැවින් එය විශේෂ ප්රකාශය ලෙස හැඳින්වේ. මෙම ප්රකාශය අනෙකුත් ක්රියාවලීන්ට සම්බන්ධ නොවන බැවින්, අපට වඩාත් පොදු ප්රකාශයක් අවශ්ය වේ. තාප ගති විද්යාවේ දෙවන නියමයේ සාමාන්ය ප්රකාශයක් සංවර්ධනය කිරීම තාප එන්ජින් අධ්යයනය මත පදනම් වේ. එබැවින්, අපි මුලින්ම එන්ජින් තාපය ගැන සාකච්ඡා කරමු.
තාප එන්ජිම
අප භාවිතා කරන ශක්තියෙන් වැඩි ප්රමාණයක් ලැබෙන්නේ ඛනිජ තෙල්, ගෑස්, ගල් අඟුරු වල අඩංගු රසායනික විභව ශක්තියෙනි. සෘජුවම භාවිතා කිරීමට යොදන රසායනික විභව ශක්තිය පළමුව පුළුස්සා දැමිය යුතුය. සාමාන්යයෙන්, පොසිල ඉන්ධන (තෙල්, ගෑස් සහ ගල් අඟුරු) දහනය කිරීමෙන් තාපය නිපදවයි. ආහාර පිසීමට, කාමරය උණුසුම් කිරීමට තාපය කෙලින්ම භාවිතා කළ හැකිය. යමක් චලනය කිරීමට (වාහනයක් ගෙනයාම වැනි), අපි තාපය චාලක ශක්තිය හෝ යාන්ත්රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කළ යුතුය (යාන්ත්රික ශක්තිය = විභව ශක්තිය + චාලක ශක්තිය).
තාපය භාවිතා කර වැඩ කරන මෙවලමක් 1700 දී සොයා ගන්නා ලදී. එය වාෂ්ප එන්ජිමකි. වාෂ්ප එන්ජිම මුලින්ම භාවිතා කළේ ගල් අඟුරු පතලකින් ජලය පොම්ප කිරීමටයි.
වාෂ්ප එන්ජින් භාවිතා කිරීම යනු වාෂ්පයට දේවල් චලනය කළ හැකි බැවිනි. වාෂ්ප එන්ජින් වලට තාප එන්ජිමක් ඇතුළත් වේ (තාප එන්ජිමක් යනු තාපය යාන්ත්රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කිරීමේ මෙවලමකි). දැන් වාෂ්ප එන්ජිම විදුලි ශක්තිය ජනනය කිරීමට භාවිතා කරයි. නවීන තාප එන්ජින් යනු කාර් එන්ජින්, යතුරුපැදි එන්ජින් වැනි අභ්යන්තර දහන එන්ජින් වේ.
තාප එන්ජින් භාවිතය පිටුපස ඇති මූලික අදහස නම්, ඉහළ උෂ්ණත්වවල සිට අඩු උෂ්ණත්ව දක්වා තාපය ගලා යාමට ඉඩ දෙන්නේ නම් උණුසුම යාන්ත්රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කළ හැකි බවයි. මෙම ක්රියාවලිය අතරතුර, යම් තාපයක් යාන්ත්රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ (සමහර තාපය වැඩ කිරීමට භාවිතා කරයි), යම් තාපයක් අඩු උෂ්ණත්ව ස්ථානවල මුදා හරිනු ලැබේ. තාප එන්ජිමේ ශක්තියේ හැඩය සහ ශක්ති හුවමාරුව වෙනස් කිරීමේ ක්රියාවලිය මෙම රූප සටහනේ මෙන් පෙනේ.
ඉහළ උෂ්ණත්වය (TH) සහ අඩු උෂ්ණත්වය (TL) යන්ත්ර මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය ලෙස හැඳින්වේ. QH යනු ඉහළ උෂ්ණත්වයෙන් ගලා යන තාපය වන අතර, QL අඩු උෂ්ණත්ව ස්ථානයකට තාපය ගලා යාමයි. ඉහළ උෂ්ණත්වවල සිට අඩු උෂ්ණත්ව දක්වා ගලා යන විට, යම් තාපයක් යාන්ත්රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ (වැඩ කිරීමට භාවිතා කරයි), යම් තාපයක් Q ලෙස බැහැර කරයි.L. සියලු තාපය කාර්යය (W) බවට පරිවර්තනය කළ නොහැක, සෑම විටම මුදා හරින තාපය පවතී (QL). මේ අනුව, බලශක්ති සංරක්ෂණය මත පදනම්ව, QH = ඩබ්ලිව් + ප්රL.
වාෂ්ප එන්ජින් සහ අභ්යන්තර දහන එන්ජින් ඇතුළු තාප එන්ජින් කිහිපයක් තිබේ.
වාෂ්ප එන්ජිම
වාෂ්ප එන්ජින් තාප හුවමාරු මාධ්යයක් ලෙස ජල වාෂ්ප භාවිතා කරයි. වාෂ්ප යනු ක්රියාකාරී තරලයකි. වාෂ්ප එන්ජින් වර්ග දෙකක් තිබේ: විකල්ප වාෂ්ප එන්ජින් සහ ටර්බයින් වාෂ්ප එන්ජින්. මෙම එන්ජිමේ සැලසුම වෙනස් ය, නමුත් මෙම වාෂ්ප එන්ජින් වර්ග දෙක තෙල්, ගෑස්, ගල් අඟුරු හෝ න්යෂ්ටික ශක්තිය භාවිතයෙන් දහනය කිරීමෙන් රත් කරන ලද වාෂ්ප භාවිතා කරයි.
අභ්යන්තර දහන එන්ජින්
යතුරුපැදි එන්ජින් සහ මෝටර් රථ එන්ජින් අභ්යන්තර දහන එන්ජින් සඳහා උදාහරණ වේ. සංවෘත සිලින්ඩර තුළ දහන ක්රියාවලිය සිදුවන බැවින් අභ්යන්තර දහන එන්ජිම ලෙස හැඳින්වේ. අභ්යන්තර දහන එන්ජිමක් තිබීම ස්ථිරතාපී සම්පීඩනය සහ ප්රසාරණය පිළිබඳ ඉංජිනේරු සංකල්පයේ ප්රතිඵලයකි.
තාප එන්ජින් කාර්යක්ෂමතාව
තාප එන්ජිමක (e) කාර්යක්ෂමතාව යනු ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී (Q H ) තාප ආදානයක් සමඟ යන්ත්රය මඟින් සිදු කරන කාර්යය (W) අතර සංසන්දනයකි.
W යනු ලැබුණු ලාභය වන අතර Q H යනු ඉන්ධන මිලදී ගෙන දහනය කිරීමට දරන ලද පිරිවැයයි. සෑම විටම උපරිම ලාභය සහ කුඩාම වියදම ලබා ගැනීමට කැමති මිනිසුන් ලෙස, ලාභ වැඩිවීම (W) අප වියදම් කරන පිරිවැයට (Q H ) සමානුපාතික වේ යැයි අපි බලාපොරොත්තු වෙමු. එය සිදුවිය හැකිද?
ශක්ති සංරක්ෂණය මත පදනම්ව, තාපය (Q H ) කාර්යය (W) + විසර්ජන තාපය (Q L ) ට සමාන විය යුතුය.
1 සමීකරණයේ W සහ 2 සමීකරණයේ W ආදේශ කරන්න.
මෙය තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාවයේ සමීකරණයයි.
ප්රශ්නය 1:
තාප එන්ජිමක් ජූල් 3000 (Q H ) තාපය අවශෝෂණය කර, වැඩ (W ) කර, ජූල් 2500 (Q L ) තාපය ඉවත් කරයි. එන්ජින් තාප කාර්යක්ෂමතාව ගණනය කරන්න.
විසඳුමක්
තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව = 17%.
ප්රශ්නය 2:
තාප එන්ජිමක් ජූල් 3000 තාපය (Q H ) අවශෝෂණය කර, වැඩ කර (W ) ජූල් 2000 තාපය (Q L ) ඉවත් කරයි. තාප එන්ජිමේ කාර්යක්ෂමතාව ගණනය කරන්න.
විසඳුමක්
තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව = 34%.
ප්රශ්නය 3:
තාප එන්ජිමක් ජූල් 3000 ක තාපයක් (Q H ) අවශෝෂණය කර, ක්රියා කර (W ) ජූල් 1500 ක් තරම් තාපයක් (Q L ) නිකුත් කරයි. තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව ගණනය කරන්න?
විසඳුමක්
තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව = 50%.
