Мақола дар бораи Қонуни дуюми термодинамика
Ҳама равандҳои табиатан рухдода танҳо дар як самт рух медиҳанд, аммо наметавонанд дар самти муқобил рух диҳанд, ки одатан равандҳои бебозгашт номида мешаванд. Пас аз раҳо шудан аз поя ва афтиши озод Вақте ки манго ба замин меафтад, он ҳеҷ гоҳ ба боло барнамегардад. Китобе, ки мо онро тела медиҳем ва сипас меистем, ҳеҷ гоҳ ба сӯи мо барнамегардад. Агар мо ба ашёи ҳарорати баланд (ашёи гарм) бо ашёи ҳарорати паст (ашёи хунук) ламс кунем, гармӣ табиатан аз ашёи ҳарорати баланд ба ашёи ҳарорати паст мегузарад. Мо ҳеҷ гоҳ раванди баръаксро намебинем, ки дар он гармӣ табиатан аз ашёи хунук ба ашёи гарм мегузарад. Агар ин раванд рух медод, ашёи хунук хунуктар мешуд, дар ҳоле ки ашёи гарм гармтар мешуд. Аммо дар асл, ин тавр нест. Равандҳои бебозгашти зиёде мавҷуданд, ки ба назар аз якдигар фарқ мекунанд, аммо ҳамаи онҳо тағирёбии шакли энергия ва интиқоли энергияро аз як ашё ба ашёи дигар дар бар мегиранд.
Масалан, заминларзаи пурқуввате рух медиҳад, ки боиси фурӯпошии биноҳо мегардад (биноҳо аз сабаби энергияи мавҷҳои заминларза фурӯ мераванд). Оё шумо ягон бор дидаед, ки ҳар як қисми бинои фурӯрафта дубора ба ҳам омада, мисли пештара рост меистад? Ё, масалан, шиша ба фарш афтода, мешиканад... Оё шумо ягон бор дидаед, ки пораҳои шишаи дар фарш парокандашуда дубора ба ҳам омада, шишаеро ташкил медиҳанд, ки мисли пештара пурра аст? Ҳеҷ гоҳ чунин нашудааст... мисолҳои зиёди дигар низ ҳастанд.
Барои шарҳи равандҳои термодинамикӣ, ки танҳо дар як самт (равандҳои баргардониданашаванда) ба амал меоянд, олимон қонуни дуюми термодинамикаро таҳия карданд. Қонуни дуюми термодинамика шарҳ медиҳад, ки кадом равандҳо дар коинот метавонанд рух диҳанд ва кадом равандҳо наметавонанд. Як олим бо номи Р.Ҷ.Е. Клаузиус (1822-1888) изҳороти зеринро баён кард:
Гармӣ худ аз худ аз як ашёи ҳарорати баланд ба ашёи ҳарорати паст мегузарад; гармӣ худ аз худ аз як ашёи ҳарорати паст ба ашёи ҳарорати баланд намегузарад (Қонуни дуюми термодинамика - изҳороти Клаузиус).
Изҳороти Клаузиус изҳороти махсуси қонуни дуюми термодинамика аст. Он изҳороти махсус номида мешавад, зеро он танҳо ба як раванд, яъне интиқоли гармӣ, дахл дорад. Азбаски ин изҳорот ба равандҳои дигар рабт надорад, ба мо изҳороти умумӣтар лозим аст. Таҳияи изҳороти умумии қонуни дуюми термодинамика қисман ба омӯзиши муҳаррикҳои гармӣ асос ёфтааст. Аз ин рӯ, мо аввал муҳаррикҳои гармиро баррасӣ хоҳем кард.
Муҳаррики гармӣ
Қисми зиёди энергияе, ки мо истифода мебарем, аз энергияи потенсиали кимиёвӣ, ки дар нафт, газ ва ангишт мавҷуд аст, ба даст меояд. Энергияи потенсиали кимиёвӣ, ки дар нафт, газ ё ангишт мавҷуд аст, наметавонад мустақиман истифода шавад. Аввал нафт, газ ё ангишт бояд сӯзонида шавад. Одатан, сӯзондани сӯзишвории истихроҷшаванда (нафт, газ ва ангишт) гармӣ ба вуҷуд меорад. Гармӣ метавонад мустақиман барои пухтани хӯрок ва гарм кардани ҳуҷра истифода шавад. Барои ҳаракат додани чизе (масалан, барои ҳаракат додани воситаи нақлиёт), мо бояд гармиро ба энергияи кинетикӣ ё энергияи механикӣ (энергияи механикӣ = энергияи потенсиалӣ + энергияи кинетикӣ) табдил диҳем. Табдил додани энергияи механикӣ ба гармӣ кори хеле осон аст, аммо табдил додани гармӣ ба энергияи механикӣ душвор аст. Кӯшиш кунед, ки кафҳои худро ба ҳам молед... кафҳои шумо гарм ҳастанд, дуруст аст? Вақте ки мо кафҳои худро ба ҳам молем (мо кор мекунем), энергияи механикӣ ба гармӣ табдил меёбад. Раванд хеле осон аст... Ҳатто гармии беохирро бо иҷрои кор ба вуҷуд овардан мумкин аст. Аммо раванди баръакс, яъне истифодаи гармӣ барои иҷрои кор, душвор аст.
Дастгоҳе, ки барои истифода аз гармӣ барои иҷрои кор истифода мешуд, танҳо соли 1700 ихтироъ шудааст. Дастгоҳи мавриди назар муҳаррики буғӣ буд. Моторҳои буғӣ бори аввал барои кашидани об аз конҳои ангишт истифода мешуданд. Қайд кардан муҳим аст, ки истифодаи аввалини муҳаррикҳои буғӣ пеш аз он ки олимон бидонанд, ки гармӣ дар асл энергияест, ки аз сабаби фарқияти ҳарорат интиқол дода мешавад (қонуни аввали термодинамика ҳанӯз таҳия нашуда буд), рух додааст.
Истифодаи муҳаррикҳои буғӣ дар он замон эҳтимолан ба таҷрибаи ҳаррӯза асос ёфта буд, ки нишон медод, ки буғ метавонад чизҳоро ҳаракат диҳад. Моторҳои буғӣ муҳаррикҳои гармӣ ҳисобида мешаванд (муҳаррики гармӣ = дастгоҳе барои табдил додани гармӣ ба энергияи механикӣ). Имрӯз муҳаррикҳои буғӣ барои тавлиди энергияи барқӣ истифода мешаванд. Муҳаррикҳои гармии муосир муҳаррикҳои дарунсӯз (муҳаррикҳои мошин, муҳаррикҳои мотосикл ва ғайра) мебошанд.
Идеяи асосии истифодаи муҳаррики гармӣ дар он аст, ки гармиро танҳо дар сурате ба энергияи механикӣ табдил додан мумкин аст, ки агар он аз минтақаи ҳарорати баланд ба минтақаи ҳарорати паст ҷараён гирад. Дар ин раванд, як қисми гармӣ ба энергияи механикӣ табдил меёбад (қисме аз гармӣ барои иҷрои кор истифода мешавад), дар ҳоле ки як қисми гармӣ ба минтақаи ҳарорати паст рад карда мешавад. Раванди табдили энергия ва интиқоли энергия дар муҳаррики гармӣ дар диаграмма нишон дода шудааст.
Ҳарорати баланд (T)H) ва ҳарорати паст (TL) инчунин ҳарорати кори муҳаррик номида мешавад. Гармие, ки аз ҷои ҳарорати баланд ҷорӣ мешавад, бо рамзи Q нишон дода мешавад.H, дар ҳоле ки гармие, ки ба ҷои ҳарорати паст бароварда мешавад, бо рамзи Q дода мешавад.L. Ҳангоми ҷараён аз макони ҳарорати баланд ба макони ҳарорати паст, баъзе QH ба энергияи механикӣ табдил меёбад (барои иҷрои кор истифода мешавад), як қисми он ҳамчун Q ҷудо мешавадLДар асл, мо воқеан умедворем, ки ҳама QH метавонад ба W табдил дода шавад, аммо таҷрибаи ҳаррӯза нишон медиҳад, ки ин ғайриимкон аст. Ҳамеша каме гармӣ гум мешавад. Ҳамин тариқ, бар асоси нигоҳдории энергия, метавон хулоса кард, ки QH = W + QL.
Акнун биёед муҳаррики гармиро, ки одатан барои табдил додани гармӣ ба энергияи механикӣ истифода мешавад, баррасӣ кунем. Муҳим аст, ки қайд кунем, ки мо танҳо муҳаррикҳои гармиро баррасӣ мекунем, ки кори пайвастаро иҷро мекунанд. Барои он ки кор пайваста иҷро шавад, гармӣ бояд аз минтақаи ҳарорати баланд ба минтақаи ҳарорати паст пайваста ҷараён гирад. Агар гармӣ танҳо як маротиба ҷараён гирад, кори иҷрокардаи муҳаррики гармӣ низ танҳо як маротиба иҷро мешавад (энергияи механикии истеҳсолшуда хеле кам хоҳад буд). Аз ин рӯ, муҳаррики гармиро ба таври оптималӣ истифода бурдан мумкин нест. Муҳаррики гармиро метавон ба таври оптималӣ истифода бурд, агар он кори пайвастаро иҷро кунад. Ба ибораи дигар, энергияи механикии истеҳсолкардаи муҳаррики гармӣ барои истифода барои ҳаракат додани чизе кофӣ аст.
Муҳаррики буғӣ
Моторҳои буғӣ буғи обро ҳамчун воситаи интиқоли гармӣ истифода мебаранд. Буғ ҳамчун моддаи кории муҳаррики буғӣ номида мешавад. Ду намуди муҳаррикҳои буғӣ мавҷуданд: муҳаррикҳои буғии мутақобила ва муҳаррикҳои буғии турбинӣ (турбинаҳои буғӣ). Тарҳҳои онҳо каме фарқ мекунанд, аммо ҳарду намуд шабоҳат доранд: онҳо буғеро истифода мебаранд, ки бо сӯзондани нафт, газ, ангишт ё энергияи ҳастаӣ гарм карда мешавад.
Муҳаррики буғии навъи гардишкунанда
Об дар зарф одатан бо фишори баланд гарм карда мешавад. Азбаски он дар фишори баланд гарм карда мешавад, раванди ҷӯшидан дар ҳарорати баланд ба амал меояд. Ҳарорат ба фишор мустақиман мутаносиб аст. Ҳар қадар ҳарорати буғ баландтар бошад, фишори буғ ҳамон қадар зиёд мешавад. Ин буғи ҳарорат ё фишори баланд аз клапани вурудӣ ҳаракат мекунад ва ба поршен васеъ мешавад. Ҳангоми васеъ шудан, буғ поршенро тела медиҳад ва боиси ҳаракати он ба тарафи рост мегардад.
Қисме аз гармӣ дар буғ ба энергияи кинетикӣ табдил меёбад. Вақте ки поршен ба тарафи рост ҳаракат мекунад, чархи ба поршен пайвастшуда чарх мезанад (1). Пас аз нисфи чархзанӣ, чарх поршенро ба ҳолати аввалааш бармегардонад (2). Вақте ки поршен ба тарафи чап ҳаракат мекунад, клапани вуруд ба таври худкор пӯшида мешавад ва клапани ихроҷ ба таври худкор кушода мешавад. Буғ аз ҷониби конденсатор конденсатсия карда мешавад ва ба шабнам табдил меёбад. Сипас, об дар конденсатор барои дубора ҷӯшондан ба зарф баргардонида мешавад. Ва ғайра... Азбаски ин раванд такроран рух медиҳад, поршен пайваста ба тарафи рост ва чап ҳаракат мекунад. Азбаски поршен пайваста ба тарафи рост ва чап ҳаракат мекунад, чарх низ пайваста чарх мезанад. Гардиши чарх одатан барои ҳаракат додани чизе истифода мешавад.
Турбинаи буғӣ
Принсипи кори турбинаи буғӣ асосан ба муҳаррики буғии мутақобила монанд аст. Фарқият дар он аст, ки муҳаррики буғии мутақобила аз поршен истифода мебарад, дар ҳоле ки турбинаи буғӣ аз турбин истифода мебарад. Дар муҳаррики буғии мутақобила, гармӣ аввал ба энергияи кинетикии тарҷумавии поршен табдил дода мешавад. Пас аз ин, энергияи кинетикии тарҷумавии поршен ба энергияи кинетикии гардиши чархи чархзананда табдил дода мешавад. Дар турбинаи буғӣ, гармӣ мустақиман ба энергияи кинетикии гардиши турбина табдил дода мешавад. Турбина метавонад аз сабаби фарқияти фишор гардиш кунад. Ҳарорати буғи болои теғ аз ҳарорати буғи зери теғ хеле баландтар аст. Теғ як табақи тунук аст, ки дар маркази турбина ҷойгир аст. Ҳарорат мустақиман ба фишор мутаносиб аст. Азбаски ҳарорати буғи болои теғ аз ҳарорати буғи зери теғ баландтар аст, фишори буғи болои теғ аз фишори зери теғ зиёдтар аст. Ин фарқияти фишор боис мешавад, ки буғ теғро ба поён тела диҳад ва боиси гардиши турбина гардад. Самти гардиши турбина дар расм нишон дода шудааст.
Қайд кардан муҳим аст, ки принсипи кори муҳаррики буғӣ бар асоси диаграммаи интиқоли энергия, ки дар боло шарҳ дода шудааст, асос ёфтааст. Дар ин ҳолат, энергияи механикӣ метавонад бо роҳи интиқоли гармӣ аз ашё ё маконе бо ҳарорати баланд ба ашё ё маконе бо ҳарорати паст тавлид шавад. Аз ин рӯ, дар муҳаррики буғӣ фарқияти ҳарорат муҳим аст.
Агар шумо ба тарзи кори муҳаррики буғии мутақобила диққат диҳед, шумо хоҳед дид, ки поршен метавонад ба чап ва рост ҳаракат кунад, ҳарчанд фарқияти ҳарорат вуҷуд надорад (бе конденсатор ё насос). Поршен метавонад аз ҳисоби васеъшавии буғи ҳарорат ё фишори баланд ба рост ҳаракат кунад. Дар ин ҳолат, як қисми гармии буғ ба энергияи кинетикии тарҷумавии поршен табдил меёбад. Сипас ин энергияи кинетикии тарҷумавии поршен ба энергияи кинетикии гардиши чархи гардишкунанда табдил меёбад. Пас аз анҷом додани нисфи гардиш, чарх поршенро ба тарафи чап тела медиҳад. Вақте ки чарх поршенро ба тарафи чап тела медиҳад, энергияи кинетикии гардиши чарх боз ба энергияи кинетикии тарҷумавии поршен табдил меёбад. Ҳангоми ҳаракат кардани поршен ба тарафи чап, он буғро дар силиндр тела медиҳад. Дар айни замон, клапани ихроҷ кушода мешавад.
Ҳамин тариқ, буғе, ки аз ҷониби поршен тела дода мешавад, дӯсти худро дар зери клапани ихроҷ тела медиҳад. Акнун, агар ҳарорати буғ дар зери клапани ихроҷ ба ҳарорати буғе, ки аз ҷониби поршен тела дода мешавад, баробар бошад, пас тамоми энергияи кинетикии тарҷумавии поршен ба энергияи дохилии буғ табдил дода мешавад. Энергияи дохилӣ ба ҳарорат мустақиман мутаносиб аст. Агар энергияи дохилии буғ зиёд шавад, ҳарорати буғ зиёд мешавад. Ҳарорат мустақиман ба фишор мутаносиб аст. Агар ҳарорати буғ зиёд шавад, фишори буғ низ зиёд мешавад. Ҳамин тариқ, фишори буғе, ки аз клапани ихроҷ хориҷ мешавад, ба фишори буғе, ки аз клапани вуруд ворид мешавад, баробар аст. Поршен пайваста ба рост ва чап ҳаракат мекунад, аммо энергияи умумии кинетикие, ки истифода бурдан мумкин нест (кори умумӣ ба вуҷуд намеояд). Ҳамин тариқ, энергияи кинетикие, ки поршен ҳангоми раванди васеъшавӣ (поршен ба тарафи рост ҳаракат мекунад) гирифтааст, дар раванди фишурдашавӣ ба буғ баргардонида мешавад (поршен ба тарафи чап ҳаракат мекунад).
Хулоса бароварда мешавад, ки фарқияти ҳарорат дар муҳаррики буғӣ ҳанӯз ҳам зарур аст. Ин фарқияти ҳарорат дар муҳаррики буғӣ бо истифода аз конденсатор ба даст оварда мешавад. Вақте ки ҳарорат ва фишори буғ дар зери клапани ихроҷ аз ҳарорат ва фишори буғ дар силиндр хеле пасттар аст, пас вақте ки поршен ба тарафи чап ҳаракат мекунад, миқдори фишоре, ки поршен ба буғ мерасонад, нисбат ба миқдори фишоре, ки буғ ба поршен ҳангоми ҳаракат ба тарафи рост ба он мерасонад, хеле камтар аст. Ба ибораи дигар, миқдори коре, ки поршен ба буғ анҷом медиҳад, нисбат ба миқдори коре, ки буғ ба поршен анҷом медиҳад, хеле камтар аст. Ҳамин тариқ, танҳо як қисми ками энергияи кинетикии поршен ба буғ баргардонида мешавад. Ҳамин тариқ, энергияи кинетикии умумӣ ё кори умумӣ ба вуҷуд меояд. Ин энергияи кинетикии умумӣ барои ҳаракат додани чизе истифода мешавад.
Муҳаррики сӯзиши дохилӣ
Муҳаррикҳои мотосикл ва автомобилӣ мисолҳои муҳаррикҳои дарунсӯз мебошанд. Онҳоро муҳаррикҳои дарунсӯз меноманд, зеро раванди сӯзиш дар дохили силиндраи пӯшида ба амал меояд. Муҳаррикҳои дарунсӯз натиҷаи муҳандисӣ бо истифода аз мафҳуми фишурдашавӣ ва васеъшавии адиабатӣ мебошанд, ки дар мавзӯи қаблӣ шарҳ дода шудааст. Қонуни аввали термодинамика.
Мо танҳо муҳаррикҳои дарунсӯхтаро баррасӣ хоҳем кард, ки бензин ва дизелро ҳамчун сӯзишворӣ истифода мебаранд. Бензин ва дизел маҳсулоти нафтӣ мебошанд ва аз ин рӯ энергияи потенсиали кимиёвӣ доранд. Энергияи потенсиали кимиёвӣ дар бензин ва дизел аввал тавассути раванди сӯзиш ба гармӣ табдил меёбад. Сипас гармии ҳосилшуда дар натиҷаи сӯзиш ба энергияи механикӣ табдил меёбад. Ин энергияи механикӣ он чизест, ки ба мотосикл ё мошин имкон медиҳад, ки ҳаракат кунад. Сикл дар муҳаррики бензинӣ сикли Отто номида мешавад, дар ҳоле ки сикли муҳаррики дизелӣ сикли дизелӣ номида мешавад. Сикл як раванди термодинамикии баргардонидашаванда аст. Биёед аввал дар бораи сикли Отто сӯҳбат кунем.
Дучархаи Отто
Ин диаграммаи муҳаррики сӯзиши дохилии чортактӣ мебошад. Ҳангоми ба поён ҳаракат кардани поршен омехтаи ҳаво ва буғи бензин аз карбюратор ба силиндр ҷорӣ мешавад (зарбаи вуруд). Сипас, омехтаи ҳаво ва буғи бензин дар силиндр ҳангоми ба боло ҳаракат кардани поршен ба таври адиабатӣ фишурда мешавад (зарбаи фишурда). Азбаски он ба таври адиабатӣ фишурда мешавад, ҳарорат ва фишори омехта меафзояд. Ҳамзамон, шамъи оташгиранда омехтаро месӯзонад ва онро месӯзонад. Ҳангоми сӯхтан, ҳарорат ва фишори газ меафзояд. Гази баландҳарорат ва фишори баланд нисбат ба поршен васеъ шуда, онро ба поён тела медиҳад (зарбаи васеъшавӣ). Сипас гази сӯхта тавассути клапани ихроҷ хориҷ карда мешавад ва ба сӯи қубури ихроҷ равона карда мешавад (зарбаи ихроҷ). Клапани вуруд дубора кушода мешавад ва чор зарба такрор мешаванд.
Қайд кардан муҳим аст, ки ҳадафи зарбаи фишурдани адиабатӣ баланд бардоштани ҳарорат ва фишори омехтаи буғи ҳаво-бензин мебошад. Сӯзиш дар фишори баланд ҳарорат ва фишори хеле баландро ба вуҷуд меорад. Дар натиҷа, қувваи тела (F = PA), ки ҳангоми раванди васеъшавӣ ба вуҷуд меояд, хеле калон аст. Ин боиси пурқувват шудани муҳаррики мотосикл ё мошин мегардад. Ҳатто бе фишурдан, омехтаи буғи ҳаво-бензин метавонад ҳангоми ба вуҷуд овардани шарора оташ гирад. Аммо, ҳарорат ва фишори гази сӯхташуда он қадар баланд нест, аз ин рӯ қувваи тела низ ночиз аст. Дар натиҷа, муҳаррик камтар пурқувват мешавад.
Раванди табдили энергия ва интиқоли энергия дар муҳаррики дарунсӯзи чортактаро чунин шарҳ додан мумкин аст: Ҳангоми сӯзиш, энергияи потенсиалии кимиёвӣ дар бензин ва энергияи ҳаво ба гармӣ табдил меёбад. Як қисми гармӣ дар милаи поршен ва гардиши муш ба энергияи механикӣ табдил меёбад, дар ҳоле ки як қисми дигар тавассути қубури ихроҷ хориҷ мешавад. Қисми зиёди энергияи механикӣ дар милаи поршен ва гардиши муш ба энергияи механикӣ дар воситаи нақлиёт (ҳангоми ҳаракат додани воситаи нақлиёт) табдил меёбад, дар ҳоле ки қисми ками он ба гармӣ табдил меёбад. Гармӣ аз ҳисоби соиш ба вуҷуд меояд.
Раванди васеъшавӣ ва фишурдани адиабатӣ дар давраи Отто метавонад бо диаграммаи зер нишон дода шавад. Ин диаграмма модели идеализатсияшудаи равандҳои термодинамикиро нишон медиҳад, ки дар муҳаррики дарунсӯхтаи бензинӣ ба амал меоянд.
Омехтаи ҳаво ва буғи бензин ба силиндр ворид мешавад (а). Сипас омехтаи ҳаво ва буғи бензин ба таври адиабатӣ фишурда мешавад (а-б). Дар хотир доред, ки ҳаҷми силиндр кам мешавад. Омехтаи ҳаво ва буғи бензин дар ҳаҷми доимӣ гарм карда мешавад - омехта сӯзонида мешавад (б-в). Гази сӯхта васеъшавии адиабатӣ (в-д)-ро аз сар мегузаронад. Хунуккунӣ дар ҳаҷми доимӣ - гази сӯхта ба қубури ихроҷ хориҷ карда мешавад ва омехтаи нави ҳаво + буғи бензин ба силиндр ворид мешавад (д-а).
Омехтаи ҳаво ва буғи бензин ба силиндр ворид мешавад (а). Сипас омехтаи ҳаво ва буғи бензин ба таври адиабатӣ фишурда мешавад (а-б). Дар хотир доред, ки ҳаҷми силиндр кам мешавад. Омехтаи ҳаво ва буғи бензин дар ҳаҷми доимӣ гарм карда мешавад - омехта сӯзонида мешавад (б-в). Гази сӯхта васеъшавии адиабатӣ (в-д)-ро аз сар мегузаронад. Хунуккунӣ дар ҳаҷми доимӣ - гази сӯхта ба қубури ихроҷ хориҷ карда мешавад ва омехтаи нави ҳаво + буғи бензин ба силиндр ворид мешавад (д-а).
Сикли дизелӣ
Принсипи кори муҳаррики дизелӣ ба муҳаррики бензинӣ монанд аст. Фарқият дар марҳилаи ибтидоии фишурдани адиабатӣ аст (фишурдани адиабатӣ = фишурдане, ки он қадар зуд анҷом дода мешавад, ки гармӣ вақт надорад, ки ба система ворид шавад ё аз он берун равад. Дар ин ҳолат система силиндр аст). Дар ҳоле ки дар муҳаррики бензинӣ, он чизе, ки фишурда мешавад, омехтаи ҳаво ва буғи бензин аст, дар муҳаррики дизелӣ танҳо ҳаво фишурда мешавад. Фишурдани адиабатӣ боиси афзоиши ҳарорат ва фишори ҳаво мегардад. Сипас, инжектор, яъне инжектор, дизелро пошида медиҳад. Азбаски ҳарорат ва фишори ҳаво аллакай хеле баланд аст, вақте ки дизел ба силиндр пошида мешавад, дизел фавран аланга мегирад. Шамъҳои оташ лозим нестанд. Ба арзиши фишоре, ки дар диаграммаи зер нишон дода шудааст, диққат диҳед. Bбо бузургии фишоре, ки дар диаграммаи давраи Отто нишон дода шудааст, муқоиса кунед.
Ин диаграмма давраи идеалии дизелро нишон медиҳад. Дар аввал, ҳаво ба таври адиабатӣ фишурда мешавад (а-б), сипас бо фишори доимӣ гарм карда мешавад - форсунка дизелро пошида, сӯзиш ба амал меояд (б-в), гази сӯхта васеъшавии адиабатӣ (в-д)-ро аз сар мегузаронад, бо ҳаҷми доимӣ хунук мешавад - гази сӯхта тавассути қубури ихроҷ хориҷ карда мешавад ва ҳавои тоза ба силиндр ворид мешавад (д-а).
Бар асоси шарҳи дар боло овардашуда, метавон хулоса кард, ки ҳар як муҳаррики гармӣ асосан дорои моддаи кории мушаххас аст. Моддаи кории муҳаррики буғӣ об, моддаи кории муҳаррики бензинӣ ҳаво ва буғи бензин ва моддаи кории муҳаррики дизелӣ ҳаво ва сӯзишвории дизелӣ мебошанд. Моддаи корӣ одатан гармиро дар ҳарорати баланд (Q) фурӯ мебарад.H), кор (W)-ро иҷро мекунад, сипас гармии боқимондаро дар ҳарорати пасттар (Q) раҳо мекунадL). Азбаски энергия нигоҳ дошта мешавад, пас QH = W + QL.
Самаранокии муҳаррики гармӣ
Самаранокии муҳаррики гармӣ (e) ин таносуби байни кори анҷомдодашуда (W) ва гармии воридшуда дар ҳарорати баланд (Q) мебошад.H). Аз нигоҳи математикӣ онро чунин навиштан мумкин аст:
W фоидаест, ки мо ба даст меорем, дар ҳоле ки Q фоидаест, ки мо ба даст меорем.H хароҷотест, ки мо барои харид ва сӯзондани сӯзишворӣ сарф мекунем. Ҳамчун инсонҳое, ки ҳамеша мехоҳанд фоидаи бештар ва хароҷоти камтаринро ба даст оранд, мо воқеан умедворем, ки фоидае, ки мо ба даст меорем (W) бо хароҷоти сарфкардаамон (QH) мутаносиб бошад. Оё ин имконпазир аст?
Бар асоси нигоҳдории энергия, гармии воридотӣ (Q)H) бояд ба Кори анҷомдодашуда (W) + Гармии ҷудошуда (Q) баробар бошад.L). Аз ҷиҳати математикӣ:
Агар шумо хоҳед, ки самаранокии муҳаррики гармиро бо фоиз ифода кунед, танҳо муодилаи самаранокиро ба 100% зарб кунед. Бар асоси муодилаи самаранокии дар боло зикршуда, ҳамон қадар гармӣ бештар рад карда мешавад (Q).L) аз ҷониби муҳаррики гармӣ, ҳамон қадар муҳаррики гармӣ самаранокии камтар дорад. Мо воқеан миқдори гармии радшударо мехоҳем (QL) то ҳадди имкон камтар. Аммо, вуруди гармӣ (QH) одатан бо роҳи сӯзондани нафт, ангишт, газ ва ғайра (сӯзишворие, ки мо барои он пардохт мекунем) ба даст оварда мешавад.
Аз ин рӯ, ҳар як муҳаррики гармӣ асосан тавре тарҳрезӣ шудааст, ки то ҳадди имкон самаранок бошад. Гарчанде ки мо мехоҳем, ки аз хароҷоти камтарин фоидаи бештар ба даст орем, воқеият ин аст, ки муҳаррикҳои буғӣ одатан тақрибан 40% самаранокӣ доранд, дар ҳоле ки муҳаррикҳои дарунсӯз тақрибан 50% самаранокӣ доранд. Ин маънои онро дорад, ки нисфи гармии аз сӯхтани сӯзишворӣ ҳосилшуда беҳуда сарф мешавад. Танҳо нисфи он ба энергияи механикӣ табдил меёбад.
Намунаи саволи 1:
Муҳаррики гармӣ 3000 Ҷоул гармиро фурӯ мебарад (Q)H), кор (W)-ро иҷро мекунад ва 2500 Ҷоул гармӣ (Q) хориҷ мекунад.L). Самаранокии муҳаррики гармӣ чӣ қадар аст?
Пембахасан
Намунаи саволи 2:
Муҳаррики гармӣ 3000 Ҷоул гармиро фурӯ мебарад (Q)H), кор (W)-ро иҷро мекунад ва 2000 Ҷоул гармӣ (Q) хориҷ мекунад.L). Самаранокии муҳаррики гармӣ чӣ қадар аст?
Пембахасан
Намунаи саволи 3:
Муҳаррики гармӣ 3000 Ҷоул гармиро фурӯ мебарад (Q)H), кор (W)-ро иҷро мекунад ва 1500 Ҷоул гармӣ (Q) хориҷ мекунад.L). Самаранокии муҳаррики гармӣ чӣ қадар аст?
Пембахасан
