Si loo sharaxo hababka thermodynamic-ka ee aan dib loo celin karin, saynisyahannadu waxay sameeyeen sharciga labaad ee thermodynamics. Sharciga labaad ee thermodynamics wuxuu sharxayaa hababka ka dhici kara caalamka iyo hababka aan dhici karin. Saynisyahan lagu magacaabo RJE Clausius (1822-1888) ayaa yiri hadalladan soo socda:
Dabiici ahaan, kulaylku wuxuu ka gudbaa walxaha heerkulka sare leh una gudbaa walxaha heerkulka hooseeya; dabiici ahaan, kulaylku kama gudbo walxaha heerkulka hooseeya ilaa walxaha heerkulka sare leh (Sharciga labaad ee thermodynamics - bayaanka Clausius).
Hadalka Clausius waa mid ka mid ah weedhaha gaarka ah ee sharciga labaad ee thermodynamics. Waxaa loogu yeeraa hadal gaar ah sababtoo ah wuxuu khuseeyaa hal hab oo keliya, oo la xiriira wareejinta kulaylka. Maadaama hadalkani uusan la xiriirin hababka kale, waxaan u baahanahay hadal guud. Horumarinta hadal guud oo ku saabsan sharciga labaad ee thermodynamics waxay ku salaysan tahay daraasadda matoorada kulaylka. Sidaa darteed, waxaan marka hore ka hadlaynaa kulaylka matoorka.
Matoorka Kulaylka
Inta badan tamarta aan isticmaalno waxay ka timaaddaa tamarta kiimikada ee ku jirta batroolka, gaaska, dhuxusha. Tamarta kiimikada ee la isticmaalo si toos ah loo isticmaalo waa in marka hore la gubaa. Caadiyan, gubista shidaalka fosil-ka (saliid, gaas, iyo dhuxul) waxay soo saartaa kuleyl. Kuleylka waxaa si toos ah loogu isticmaali karaa karinta cuntada, kululaynta qolka. Si loo dhaqaajiyo wax (sida dhaqaajinta gaari), waa inaan kulaylka u beddelnaa tamar firfircoon ama tamar farsamo (tamar farsamo = tamar suurtagal ah + tamar firfircoon).
Qalab u adeegsada kulaylka shaqada ayaa la helay 1700. Waxay ahayd matoor uumi ah. Matoorka uumiga waxaa markii ugu horreysay loo isticmaali jiray in biyaha laga soo saaro macdan dhuxul ah.
Isticmaalka matoorada uumiga waa maadaama uumiga uu wax dhaqaajin karo. Matoorada uumiga waxaa ka mid ah matoor kuleyl (matoor kuleyl waa qalab loogu beddelo kulaylka tamar farsamo). Hadda matoorka uumiga waxaa loo isticmaalaa in lagu dhaliyo tamar koronto. Matoorada kulaylka casriga ah waa matoorada gubashada gudaha sida matoorada baabuurta, matoorada mootooyinka, iwm.
Fikradda aasaasiga ah ee ka dambeysa isticmaalka matoorada kulaylka ayaa ah in kuleylinta loo rogi karo tamar farsamo haddii kulaylka loo oggolaado inuu ka qulqulo heerkul sare una gudbo heerkul hoose. Inta lagu jiro hawshan, kulaylka qaar ayaa loo beddelaa tamar farsamo (kuleyl qaar ayaa loo isticmaalaa in lagu qabto shaqada), kulaylka qaar ayaa lagu sii daayaa meelaha heerkulka hooseeya. Habka lagu beddelayo qaabka tamarta iyo wareejinta tamarta ee matoorka kulaylka wuxuu u eg yahay jaantuskan.
Heerkul sare (T)H) iyo heerkulka hooseeya (T)L) waxaa loo yaqaan heerkulka hawlgalka mashiinka.H Kulaylku waa kan ka soo baxaya heerkulka sare, halka Q uu yahay kan ka soo baxaya heerkulka sare.L waa kuleyl u socda meesha heerkulka hooseeya. Marka heerkul sare ka soo qulqulo heerkul hoose, kulaylka qaar ayaa loo beddelaa tamar farsamo (oo loo isticmaalo in lagu shaqeeyo), kulaylka qaar ayaa loo tuuraa Q ahaan.LKulaylka oo dhan looma beddeli karo shaqo (W), had iyo jeer waxaa jira kulayl la sii daayo (QLSidaas darteed, iyadoo lagu saleynayo ilaalinta tamarta, QH = W + QL.
Waxaa jira dhowr matoor oo kuleyl ah, oo ay ku jiraan matoorada uumiga iyo matoorada gubashada gudaha.
Injiinka Steam
Matoorada uumiga waxay u isticmaalaan uumiga biyaha sidii dhexdhexaadka gudbinta kulaylka. Uumigu waa dareere shaqeynaya. Waxaa jira laba nooc oo matoorada uumiga ah: matoorada uumiga ee beddela iyo matoorada uumiga ee turbine-ka. Naqshadeynta matoorkan way ka duwan tahay, laakiin labadan nooc ee matoorada uumiga waxay isticmaalaan uumi lagu kululeeyo gubashada saliidda, gaaska, dhuxusha ama isticmaalka tamarta nukliyeerka.
Mashiinnada Gubashada Gudaha
Matoorada mootooyinka iyo matoorada baabuurtu waa tusaalooyin matoorada gubashada gudaha. Waxaa loogu yeeraa matoor gubashada gudaha sababtoo ah habka gubashada wuxuu ka dhacaa gudaha dhululubada xiran. Joogitaanka matoor gubashada gudaha waa natiijada fikradda injineernimada ee cadaadiska iyo ballaarinta adiabatic.
Waxtarka Mashiinka Kulaylka
Waxtarka matoorka kulaylka (e) waa isbarbardhigga shaqada (W) ee uu sameeyo mashiinku iyadoo la isticmaalayo gelinta kulaylka heerkulka sare (Q H ).
W waa faa'iidada la helay, halka Q H ay tahay kharashka lagu iibsado laguna gubo shidaalka. Annagoo ah bini'aadam mar walba doonaya inay helaan faa'iidada ugu badan iyo kharashka ugu yar, waxaan rajeyneynaa in kororka faa'iidada (W) uu la mid yahay kharashka aan ku bixinno (Q H ). Ma dhici kartaa?
Iyada oo lagu saleynayo ilaalinta tamarta, kulaylka (QH ) waa inuu la mid noqdaa shaqada (W) + kulaylka la sii daayay (QL ).
Ku beddel W ee isla'egta 1aad iyo W ee isla'egta 2aad
Kani waa isle'egta hufnaanta matoorka kulaylka.
Su'aasha 1:
Matoorka kuleylku wuxuu nuugaa kulaylka 3000 Joules (Q H ), wuu shaqeeyaa (W) wuxuuna ka saaraa kulaylka 2500 Joules (Q L ). Xisaabi hufnaanta kulaylka matoorka.
Solution
Waxtarka matoorka kulaylka = 17%.
Su'aasha 2:
Matoorka kuleylku wuxuu nuugaa kulaylka Joule 3000 (Q H ), wuu shaqeeyaa (W) wuxuuna ka saaraa kulaylka Joule 2000 (Q L ). Xisaabi waxtarka matoorka kulaylka.
Solution
Waxtarka matoorka kulaylka = 34%.
Su'aasha 3:
Matoorka kuleylku wuxuu nuugaa 3000 Joules oo kuleyl ah (Q H ), wuu shaqeeyaa (W) wuxuuna tuuraa ilaa 1500 Joules oo kuleyl ah (Q L ). Xisaabi waxtarka matoorka kulaylka?
Solution
Waxtarka matoorka kulaylka = 50%.
