Барои шарҳи равандҳои термодинамикии бебозгашт, олимон қонуни дуюми термодинамикаро таҳия карданд. Қонуни дуюми термодинамика шарҳ медиҳад, ки кадом равандҳо дар коинот метавонанд рух диҳанд ва кадом равандҳо наметавонанд рух диҳанд. Як олим бо номи Р.Ҷ.Е. Клаузиус (1822-1888) чунин изҳорот дод:
Табиист, ки гармӣ аз ашёи ҳарораташ баланд ба ашёи ҳарораташ паст мегузарад; табиатан, гармӣ аз ашёи ҳарораташ паст ба ашёи ҳарораташ баланд намегузарад (Қонуни дуюми термодинамика — изҳороти Клаузиус).
Изҳороти Клаузиус яке аз изҳороти махсуси қонуни дуюми термодинамика мебошад. Он изҳороти махсус номида мешавад, зеро он танҳо ба як раванд, ки ба интиқоли гармӣ алоқаманд аст, дахл дорад. Азбаски ин изҳорот бо равандҳои дигар алоқаманд нест, ба мо изҳороти умумӣтар лозим аст. Таҳияи изҳороти умумии қонуни дуюми термодинамика ба омӯзиши муҳаррикҳои гармӣ асос ёфтааст. Аз ин рӯ, мо аввал гармии муҳаррикро баррасӣ мекунем.
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 барои истифодаи мустақим истифода мешавад, аввал бояд сӯзонида шавад. Одатан, сӯзондани сӯзишвории истихроҷшаванда (нафт, газ ва ангишт) гармӣ ба вуҷуд меорад. Гармӣ метавонад мустақиман барои пухтани хӯрок, гарм кардани ҳуҷра истифода шавад. Барои ҳаракат додани чизе (масалан, ҳаракат додани воситаи нақлиёт), мо бояд гармиро ба энергияи кинетикӣ ё энергияи механикӣ табдил диҳем (энергияи механикӣ = энергияи потенсиалӣ + энергияи кинетикӣ).
Асбобе, ки барои иҷрои кор аз гармӣ истифода мебарад, соли 1700 кашф карда шуд. Ин муҳаррики буғӣ буд. Аввалин бор муҳаррики буғӣ барои кашидани об аз кони ангишт истифода мешуд.
Истифодаи муҳаррикҳои буғӣ аз он сабаб аст, ки буғ метавонад чизҳоро ҳаракат диҳад. Муҳаррикҳои буғӣ муҳаррики гармиро дар бар мегиранд (муҳаррики гармӣ асбобест барои табдил додани гармӣ ба энергияи механикӣ). Ҳоло муҳаррики буғӣ барои тавлиди энергияи барқӣ истифода мешавад. Муҳаррикҳои гармии муосир муҳаррикҳои дарунсӯз, ба монанди муҳаррикҳои автомобилӣ, муҳаррикҳои мотосикл ва ғайра мебошанд.
Идеяи асосии истифодаи муҳаррикҳои гармӣ дар он аст, ки агар гармӣ аз ҳарорати баланд ба ҳарорати паст интиқол дода шавад, гармиро ба энергияи механикӣ табдил додан мумкин аст. Дар ин раванд, як қисми гармӣ ба энергияи механикӣ табдил меёбад (як қисми гармӣ барои иҷрои кор истифода мешавад), як қисми гармӣ дар ҷойҳои ҳарорати паст хориҷ мешавад. Раванди тағйир додани шакли энергия ва интиқоли энергия дар муҳаррики гармӣ ба ин диаграмма монанд аст.
Ҳарорати баланд (T)H) ва ҳарорати паст (TL) ҳарорати кори мошин номида мешаванд. QH гармии аз ҳарорати баланд ҷорӣшаванда аст, дар ҳоле ки QL гармӣ ба ҷои ҳарорати паст ҷараён мегирад. Ҳангоми ҷараён аз ҳарорати баланд ба ҳарорати паст, як қисми гармӣ ба энергияи механикӣ табдил меёбад (барои кор истифода мешавад), як қисми гармӣ ҳамчун Q хориҷ карда мешавад.LҲама гуна гармӣ ба кор (W) табдил дода намешавад, ҳамеша гармие вуҷуд дорад, ки (Q) ҷудо мешавад.L). Ҳамин тариқ, бар асоси нигоҳдории энергия, QH = W + QL.
Якчанд муҳаррикҳои гармӣ мавҷуданд, аз ҷумла муҳаррикҳои буғӣ ва муҳаррикҳои дарунсӯхта.
Мошини буғӣ
Моторҳои буғӣ буғи обро ҳамчун воситаи интиқоли гармӣ истифода мебаранд. Буғ моеъи корӣ аст. Ду намуди муҳаррикҳои буғӣ мавҷуданд: муҳаррикҳои буғии ивазшаванда ва муҳаррикҳои буғии турбинӣ. Тарҳи ин муҳаррик гуногун аст, аммо ин ду намуди муҳаррикҳои буғӣ буғеро истифода мебаранд, ки бо сӯзондани нафт, газ, ангишт ё бо истифода аз энергияи ҳастаӣ гарм карда мешавад.
Моторҳои сӯзишвории дохилӣ
Муҳаррикҳои мотосикл ва мошинҳо мисолҳои муҳаррикҳои дарунсӯз мебошанд. Онҳоро муҳаррики дарунсӯз меноманд, зеро раванди сӯзиш дар дохили силиндрҳои пӯшида рух медиҳад. Мавҷудияти муҳаррики дарунсӯз натиҷаи консепсияи муҳандисии фишурдасозӣ ва васеъшавии адиабатӣ мебошад.
Самаранокии муҳаррики гармӣ
Самаранокии муҳаррики гармӣ (e) муқоисаи кори (W)-и аз ҷониби мошин иҷрошуда бо вуруди гармӣ дар ҳарорати баланд (QH ) мебошад.
W фоидаи бадастомада аст, дар ҳоле ки Q H хароҷоти хариду сӯзишворӣ аст. Мо ҳамчун инсонҳое, ки ҳамеша мехоҳем фоидаи ҳадди аксар ва хароҷоти камтаринро ба даст орем, умедворем, ки афзоиши фоида (W) бо хароҷоти мо (Q H ) мутаносиб бошад. Оё ин метавонад рӯй диҳад?
Бар асоси нигоҳдории энергия, гармӣ (QH ) бояд ба кор (W) + гармии холӣ (QL) баробар бошад.
W-ро дар муодилаи 1 бо W-ро дар муодилаи 2 иваз кунед.
Ин муодилаи самаранокии муҳаррики гармӣ аст.
Саволи 1:
Муҳаррики гармӣ 3000 Ҷоул (QH) гармиро фурӯ мебарад , кор (W) мекунад ва 2500 Ҷоул (QL) гармиро хориҷ мекунад . Самаранокии гармии муҳаррикро ҳисоб кунед.
ҳал
Самаранокии муҳаррики гармӣ = 17%.
Саволи 2:
Муҳаррики гармӣ 3000 гармии Ҷоулро (QH) фурӯ мебарад , кор мекунад (W) ва 2000 гармии Ҷоулро (QL) хориҷ мекунад . Самаранокии муҳаррики гармиро ҳисоб кунед.
ҳал
Самаранокии муҳаррики гармӣ = 34%.
Саволи 3:
Муҳаррики гармӣ 3000 Ҷоул гармиро (QH) фурӯ мебарад , кор мекунад (W) ва то 1500 Ҷоул гармӣ (QL) хориҷ мекунад . Самаранокии муҳаррики гармиро ҳисоб кунед?
ҳал
Самаранокии муҳаррики гармӣ = 50%.
