Artikulo tungkol sa Ikalawang Batas ng Termodinamika
Ang lahat ng natural na proseso ay nangyayari sa iisang direksyon lamang ngunit hindi maaaring mangyari sa kabilang direksyon, karaniwang tinutukoy bilang mga prosesong hindi na mababago. Matapos itong matanggal mula sa tangkay nito at malayang mahulog sa lupa, ang mangga ay hindi na muling pataas. Ang isang librong itinutulak natin at pagkatapos ay humihinto ay hindi na muling babalik sa atin. Kung madampi natin ang isang bagay na may mataas na temperatura (mainit na bagay) sa isang bagay na may mababang temperatura (malamig na bagay), natural na dumadaloy ang init mula sa bagay na may mataas na temperatura patungo sa bagay na may mababang temperatura. Hindi natin nakikita ang kabaligtaran na proseso, kung saan natural na gumagalaw ang init mula sa isang malamig na bagay patungo sa isang mainit na bagay. Kung mangyari ang prosesong ito, ang malamig na bagay ay lalamig, habang ang mainit na bagay ay lalamig. Ngunit sa katotohanan, hindi ganoon. Maraming prosesong hindi na mababago na tila magkakaiba sa isa't isa, ngunit lahat ng ito ay may kasamang mga pagbabago sa anyo ng enerhiya at ang paglipat ng enerhiya mula sa isang bagay patungo sa isa pa.
Halimbawa, mayroong isang malakas na lindol na nagiging sanhi ng pagguho ng mga gusali (pagguho ng mga gusali dahil sa enerhiyang dala ng mga alon ng lindol). Nakita mo na ba ang bawat bahagi ng gumuhong gusali na muling nagsama-sama at tumayo nang tuwid gaya ng dati? O, halimbawa, isang baso ang nahulog sa sahig at nabasag... Nakita mo na ba ang mga piraso ng salamin na nakakalat sa sahig na muling nagsama-sama at bumuo ng isang baso na buo gaya ng dati? Hindi kailanman nangyari... marami pang ibang halimbawa.
Upang ipaliwanag ang mga prosesong termodinamika na nangyayari lamang sa isang direksyon (mga prosesong hindi maibabalik), binuo ng mga siyentipiko ang ikalawang batas ng termodinamika. Ipinapaliwanag ng ikalawang batas ng termodinamika kung aling mga proseso ang maaaring mangyari sa sansinukob at alin ang hindi maaaring mangyari. Isang siyentipiko na nagngangalang R.J.E. Clausius (1822–1888) ang nagsabi ng sumusunod:
Ang init ay kusang gumagalaw mula sa isang bagay na may mataas na temperatura patungo sa isang bagay na may mababang temperatura; ang init naman ay hindi kusang gumagalaw mula sa isang bagay na may mababang temperatura patungo sa isang bagay na may mataas na temperatura (Ikalawang batas ng termodinamika – pahayag ni Clausius).
Ang pahayag ni Clausius ay isang espesyal na pahayag ng ikalawang batas ng termodinamika. Ito ay tinatawag na isang espesyal na pahayag dahil naaangkop lamang ito sa isang proseso, ang paglipat ng init. Dahil ang pahayag na ito ay hindi nauugnay sa ibang mga proseso, kailangan natin ng isang mas pangkalahatang pahayag. Ang pagbuo ng pangkalahatang pahayag ng ikalawang batas ng termodinamika ay bahagyang batay sa pag-aaral ng mga heat engine. Samakatuwid, tatalakayin muna natin ang mga heat engine.
MAKINA NG INIT
Malaking bahagi ng enerhiyang ginagamit natin ay nagmumula sa enerhiyang kemikal na potensyal na nakapaloob sa petrolyo, gas, at karbon. Ang enerhiyang kemikal na potensyal na nakapaloob sa petrolyo, gas, o karbon ay hindi maaaring direktang gamitin. Ang petrolyo, gas, o karbon ay dapat munang sunugin. Kadalasan, ang pagsunog ng mga fossil fuel (petrolyo, gas, at karbon) ay lumilikha ng init. Ang init ay maaaring gamitin nang direkta upang magluto ng pagkain at magpainit ng isang silid. Upang ilipat ang isang bagay (halimbawa, upang ilipat ang isang sasakyan), kailangan nating i-convert ang init sa kinetic energy o mechanical energy (mechanical energy = potential energy + kinetic energy). Ang pag-convert ng mechanical energy sa init ay isang napakadaling trabaho, ngunit ang pag-convert ng init sa mechanical energy ay mahirap. Subukang kuskusin ang iyong mga palad... mainit ang iyong mga palad, tama ba? Kapag kinukuskos natin ang ating mga palad (gumagawa tayo ng trabaho), ang mechanical energy ay nababago sa init. Napakadali ng proseso... Kahit ang walang katapusang init ay maaaring malikha sa pamamagitan ng paggawa ng trabaho. Ngunit ang kabaligtaran na proseso, lalo na ang paggamit ng init upang gumawa ng trabaho, ay mahirap.
Isang aparato na ginamit upang gamitin ang init upang magsagawa ng trabaho ang naimbento lamang noong 1700. Ang aparatong pinag-uusapan ay ang steam engine. Ang mga steam engine ay unang ginamit upang magbomba ng tubig palabas ng mga minahan ng karbon. Mahalagang tandaan na ang unang paggamit ng mga steam engine ay naganap bago pa man malaman ng mga siyentipiko na ang init ay talagang enerhiyang inililipat dahil sa mga pagkakaiba ng temperatura (ang unang batas ng thermodynamics ay hindi pa nabubuo noon).
Ang paggamit ng mga steam engine noong panahong iyon ay malamang na batay sa pang-araw-araw na karanasan na nagpapakita na ang steam ay maaaring magpagalaw ng mga bagay. Ang mga steam engine ay itinuturing na mga heat engine (ang heat engine = isang aparato para sa pag-convert ng init sa mekanikal na enerhiya). Sa kasalukuyan, ang mga steam engine ay ginagamit upang makabuo ng enerhiyang elektrikal. Ang mga modernong heat engine ay mga internal combustion engine (mga makina ng kotse, makina ng motorsiklo, atbp.).
Ang pangunahing ideya sa likod ng paggamit ng heat engine ay ang init ay maaaring maging mekanikal na enerhiya lamang kung ito ay hahayaang dumaloy mula sa isang rehiyon na may mataas na temperatura patungo sa isang rehiyon na may mababang temperatura. Sa prosesong ito, ang ilan sa init ay nagiging mekanikal na enerhiya (ang ilan sa init ay ginagamit upang magsagawa ng trabaho), habang ang ilan sa init ay tinatanggihan patungo sa rehiyon na may mababang temperatura. Ang proseso ng pagbabago ng enerhiya at paglilipat ng enerhiya sa isang heat engine ay ipinapakita sa diagram.
Mataas na temperatura (TH) at mababang temperatura (TL) ay tinatawag ding temperatura ng pagpapatakbo ng makina. Ang init na dumadaloy mula sa isang lugar na may mataas na temperatura ay binibigyan ng simbolong QH, habang ang init na inilalabas sa isang lugar na may mababang temperatura ay binibigyan ng simbolong QL. Kapag dumadaloy mula sa isang lugar na may mataas na temperatura patungo sa isang lugar na may mababang temperatura, ang ilang QH na-convert sa mekanikal na enerhiya (ginagamit upang magsagawa ng trabaho), ang ilan dito ay inilalabas bilang QLSa totoo lang, umaasa talaga kami na lahat ng QH maaaring i-convert sa W, ngunit ipinapakita ng pang-araw-araw na karanasan na imposible ito. Palaging may nawawalang init. Kaya, batay sa konserbasyon ng enerhiya, mahihinuha na ang QH = W + QL.
Ngayon, ating suriin ang isang heat engine na karaniwang ginagamit upang gawing mekanikal na enerhiya ang init. Mahalagang tandaan na isinasaalang-alang lamang natin ang mga heat engine na nagsasagawa ng tuluy-tuloy na gawain. Para maisagawa ang gawain nang tuluy-tuloy, ang init ay dapat na patuloy na dumaloy mula sa isang rehiyon na may mataas na temperatura patungo sa isang rehiyon na may mababang temperatura. Kung ang init ay dumadaloy lamang nang isang beses, ang gawaing ginagawa ng heat engine ay gagawin lamang din nang isang beses (ang mekanikal na enerhiyang nalilikha ay magiging napakaliit). Samakatuwid, ang heat engine ay hindi maaaring magamit nang husto. Ang isang heat engine ay maaaring magamit nang husto kung ito ay nagsasagawa ng patuloy na gawain. Sa madaling salita, ang mekanikal na enerhiyang nalilikha ng heat engine ay sapat na upang magamit upang ilipat ang isang bagay.
Makinang de-singaw
Gumagamit ang mga steam engine ng singaw ng tubig bilang daluyan ng paglilipat ng init. Ang singaw ay tinutukoy bilang ang gumaganang sangkap ng isang steam engine. Mayroong dalawang uri ng steam engine: ang mga reciprocating steam engine at ang mga turbine steam engine (steam turbine). Ang kanilang mga disenyo ay bahagyang magkaiba, ngunit ang parehong uri ay may pagkakatulad: gumagamit sila ng singaw na pinainit sa pamamagitan ng pagsunog ng langis, gas, karbon, o enerhiyang nukleyar.
Makinang pangsingaw na uri ng reciprocating
Karaniwang pinainit ang tubig sa isang lalagyan sa mataas na presyon. Dahil pinainit ito sa mataas na presyon, ang proseso ng pagkulo ay nangyayari sa mataas na temperatura. Ang temperatura ay direktang proporsyonal sa presyon. Kung mas mataas ang temperatura ng singaw, mas mataas ang presyon ng singaw. Ang singaw na ito na may mataas na temperatura o mataas na presyon ay gumagalaw sa balbula ng pagpasok at lumalawak laban sa piston. Habang lumalawak ito, itinutulak ng singaw ang piston, na nagiging sanhi ng paggalaw nito pakanan.
Ang ilan sa init sa singaw ay nababago sa kinetic energy. Kapag ang piston ay gumagalaw pakanan, ang gulong na konektado sa piston ay umiikot (1). Pagkatapos ng kalahating pag-ikot, itinutulak ng gulong ang piston pabalik sa orihinal nitong posisyon (2). Kapag ang piston ay gumagalaw pakaliwa, ang inlet valve ay awtomatikong nagsasara, habang ang exhaust valve ay awtomatikong bumubukas. Ang singaw ay pinalapot ng condenser, na nagiging hamog. Susunod, ang tubig sa condenser ay ibinobomba pabalik sa lalagyan upang pakuluan muli. At iba pa… Dahil ang proseso ay paulit-ulit na nangyayari, ang piston ay patuloy na gumagalaw sa kanan at kaliwa. Dahil ang piston ay patuloy na gumagalaw sa kanan at kaliwa, ang gulong ay patuloy ding umiikot. Ang pag-ikot ng gulong ay karaniwang ginagamit upang ilipat ang isang bagay.
Turbina ng singaw
Ang prinsipyo ng paggana ng isang steam turbine ay halos kapareho ng sa isang reciprocating steam engine. Ang pagkakaiba ay ang isang reciprocating steam engine ay gumagamit ng piston, habang ang steam turbine ay gumagamit ng turbine. Sa isang reciprocating steam engine, ang init ay unang kino-convert sa translational kinetic energy ng piston. Pagkatapos nito, ang translational kinetic energy ng piston ay kino-convert sa rotational kinetic energy ng umiikot na gulong. Sa isang steam turbine, ang init ay direktang kino-convert sa rotational kinetic energy ng turbine. Ang turbine ay maaaring umikot dahil sa pagkakaiba ng presyon. Ang temperatura ng singaw sa itaas ng blade ay mas mataas kaysa sa temperatura ng singaw sa ilalim ng blade. Ang blade ay isang manipis na plato na matatagpuan sa gitna ng turbine. Ang temperatura ay direktang proporsyonal sa presyon. Dahil ang temperatura ng singaw sa itaas ng blade ay mas mataas kaysa sa temperatura ng singaw sa ilalim ng blade, ang presyon ng singaw sa itaas ng blade ay mas malaki kaysa sa presyon sa ilalim ng blade. Ang pagkakaiba ng presyon na ito ay nagiging sanhi ng singaw na itulak ang blade pababa, na nagiging sanhi ng pag-ikot ng turbine. Ang direksyon ng pag-ikot ng turbine ay ipinapakita sa pigura.
Mahalagang tandaan na ang prinsipyo ng paggana ng isang steam engine ay batay sa diagram ng paglilipat ng enerhiya na ipinaliwanag sa itaas. Sa kasong ito, ang mekanikal na enerhiya ay maaaring malikha sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa init na dumaloy mula sa isang bagay o lokasyon na may mataas na temperatura patungo sa isang bagay o lokasyon na may mababang temperatura. Samakatuwid, ang pagkakaiba sa temperatura ay mahalaga sa isang steam engine.
Kung bibigyan mo ng pansin kung paano gumagana ang isang reciprocating steam engine, mapapansin mo na ang piston ay maaari pa ring gumalaw pakaliwa at pakanan kahit na walang pagkakaiba sa temperatura (walang condenser o pump). Ang piston ay maaaring gumalaw pakanan dahil sa paglawak ng high-temperature o high-pressure steam. Sa kasong ito, ang ilan sa init sa steam ay nababago sa translational kinetic energy ng piston. Ang translational kinetic energy na ito ng piston ay nababago sa rotational kinetic energy ng umiikot na gulong. Pagkatapos makumpleto ang kalahating pag-ikot, itinutulak ng gulong ang piston pabalik sa kaliwa. Kapag itinutulak ng gulong ang piston pabalik sa kaliwa, ang rotational kinetic energy ng gulong ay muling nababago sa translational kinetic energy ng piston. Habang gumagalaw ang piston sa kaliwa, itinutulak nito palabas ang steam sa silindro. Kasabay nito, bumubukas ang exhaust valve.
Kaya, ang singaw na itinutulak ng piston ay itutulak ang kaibigan nito sa ilalim ng balbula ng tambutso. Ngayon, kung ang temperatura ng singaw sa ibaba ng balbula ng tambutso ay katumbas ng temperatura ng singaw na itinutulak ng piston, ang lahat ng translational kinetic energy ng piston ay mababago pabalik sa panloob na enerhiya ng singaw. Ang panloob na enerhiya ay direktang proporsyonal sa temperatura. Kung ang panloob na enerhiya ng singaw ay tataas, ang temperatura ng singaw ay tataas. Ang temperatura ay direktang proporsyonal sa presyon. Kung ang temperatura ng singaw ay tataas, ang presyon ng singaw ay tataas din. Kaya, ang presyon ng singaw na inilalabas sa balbula ng tambutso ay katumbas ng presyon ng singaw na pumapasok sa balbula ng pagpasok. Ang piston ay patuloy na kikilos pakanan at pakaliwa nang tuluy-tuloy ngunit walang kabuuang kinetic energy na magagamit (walang kabuuang gawaing nalilikha). Kaya ang kinetic energy na natanggap ng piston sa panahon ng proseso ng pagpapalawak (ang piston ay gumagalaw pakanan) ay ibabalik sa singaw sa panahon ng proseso ng kompresyon (ang piston ay gumagalaw pakaliwa).
Napagpasyahan na ang pagkakaiba ng temperatura sa isang steam engine ay kinakailangan pa rin. Ang pagkakaiba ng temperaturang ito sa isang steam engine ay maaaring makamit sa pamamagitan ng paggamit ng condenser. Kapag ang temperatura at presyon ng singaw sa ilalim ng exhaust valve ay mas mababa kaysa sa temperatura at presyon ng singaw sa silindro, kapag ang piston ay gumalaw pabalik sa kaliwa, ang dami ng presyon na inilalapat ng piston sa singaw ay mas maliit kaysa sa dami ng presyon na inilalapat ng singaw sa piston kapag ang piston ay gumalaw sa kanan. Sa madaling salita, ang dami ng trabahong ginagawa ng piston sa singaw ay mas maliit kaysa sa dami ng trabahong ginagawa ng singaw sa piston. Kaya maliit na bahagi lamang ng kinetic energy ng piston ang ibinabalik sa singaw. Kaya, magkakaroon ng kabuuang kinetic energy o kabuuang trabahong nalilikha. Ang kabuuang kinetic energy na ito ay ginagamit upang igalaw ang isang bagay.
Panloob na Makinang Pangsunog
Ang mga makina ng motorsiklo at kotse ay mga halimbawa ng mga internal combustion engine. Tinatawag silang mga internal combustion engine dahil ang proseso ng combustion ay nangyayari sa loob ng isang saradong silindro. Ang mga internal combustion engine ay resulta ng pag-engineer ng konsepto ng adiabatic compression at expansion, na ipinaliwanag sa unang batas ng thermodynamics.
Isasaalang-alang lamang natin ang mga internal combustion engine na gumagamit ng gasolina at diesel bilang panggatong. Ang gasolina at diesel ay mga produktong petrolyo, at samakatuwid ay nagtataglay ng kemikal na potensyal na enerhiya. Ang kemikal na potensyal na enerhiya sa gasolina at diesel ay unang kino-convert sa init sa pamamagitan ng proseso ng pagkasunog. Ang init na nalilikha sa pamamagitan ng pagkasunog ay pagkatapos ay kino-convert sa mekanikal na enerhiya. Ang mekanikal na enerhiyang ito ang nagpapahintulot sa isang motorsiklo o kotse na gumalaw. Ang siklo sa isang gasolinahan ay tinatawag na Otto cycle, habang ang siklo sa isang diesel engine ay tinatawag na diesel cycle. Ang isang siklo ay isang nababaligtad na proseso ng thermodynamic. Talakayin muna natin ang Otto cycle.
Siklo ng Otto
Ito ay isang diagram ng isang four-stroke internal combustion engine. Ang pinaghalong hangin at singaw ng gasolina ay dumadaloy mula sa carburetor papunta sa silindro habang ang piston ay gumagalaw pababa (ang intake stroke). Ang pinaghalong hangin at singaw ng gasolina sa silindro ay pagkatapos ay kino-compress nang adiabatic habang ang piston ay gumagalaw pataas (ang compression stroke). Dahil ito ay kino-compress nang adiabatic, ang temperatura at presyon ng pinaghalong ay tumataas. Kasabay nito, pinapasiga ng spark plug ang pinaghalong, na nagpapasiga nito. Habang nasusunog ito, ang temperatura at presyon ng gas ay tumataas. Ang high-temperature, high-pressure gas ay lumalawak laban sa piston, na itinutulak ito pababa (ang expansion stroke). Ang nasusunog na gas ay pagkatapos ay inilalabas sa pamamagitan ng exhaust valve at itinutulak patungo sa exhaust pipe (ang exhaust stroke). Ang intake valve ay muling bumubukas, at ang apat na stroke ay inuulit.
Mahalagang tandaan na ang layunin ng adiabatic compression stroke ay upang mapataas ang temperatura at presyon ng pinaghalong singaw ng hangin at gasolina. Ang pagkasunog sa mataas na presyon ay lumilikha ng napakataas na temperatura at presyon. Dahil dito, ang thrust (F = PA) na nalilikha habang nasa proseso ng pagpapalawak ay napakalaki. Nagreresulta ito sa pagiging mas malakas ng makina ng motorsiklo o kotse. Kahit na walang compression, ang pinaghalong singaw ng hangin at gasolina ay maaaring magliyab kapag ang spark plug ay naglalabas ng spark. Gayunpaman, ang temperatura at presyon ng nasusunog na gas ay hindi gaanong mataas, kaya ang nagreresultang thrust ay maliit din. Bilang resulta, ang makina ay nagiging hindi gaanong malakas.
Ang proseso ng pagbabago ng enerhiya at paglilipat ng enerhiya sa isang four-stroke internal combustion engine ay maaaring ipaliwanag tulad ng sumusunod: Sa panahon ng pagkasunog, ang kemikal na potensyal na enerhiya sa gasolina at ang enerhiya sa hangin ay nababago sa init. Ang ilan sa init ay nababago sa mekanikal na enerhiya sa piston rod at crankshaft, habang ang ilan ay inilalabas sa pamamagitan ng tambutso. Karamihan sa mekanikal na enerhiya sa piston rod at crankshaft ay nababago sa mekanikal na enerhiya sa sasakyan (na nagpapagalaw sa sasakyan), habang ang isang maliit na bahagi ay nababago sa init. Ang init ay nalilikha ng friction.
Ang proseso ng adiabatic expansion at compression sa Otto cycle ay maaaring ilarawan ng diagram sa ibaba. Ipinapakita ng diagram na ito ang isang idealisadong modelo ng mga prosesong termodinamika na nagaganap sa isang internal combustion engine na pinapagana ng gasolina.
Isang halo ng hangin at singaw ng gasolina ang pumapasok sa silindro (a). Ang halo ng hangin at singaw ng gasolina ay pagkatapos ay kino-compress nang adiabatic (a-b). Tandaan na ang volume ng silindro ay bumababa. Ang halo ng hangin at singaw ng gasolina ay pinainit sa pare-parehong volume – ang halo ay sinusunog (b-c). Ang nasusunog na gas ay sumasailalim sa adiabatic expansion (c-d). Paglamig sa pare-parehong volume – ang nasusunog na gas ay inilalabas sa tubo ng tambutso at isang bagong halo ng hangin + singaw ng gasolina ang pumapasok sa silindro (d-a).
Isang halo ng hangin at singaw ng gasolina ang pumapasok sa silindro (a). Ang halo ng hangin at singaw ng gasolina ay pagkatapos ay kino-compress nang adiabatic (a-b). Tandaan na ang volume ng silindro ay bumababa. Ang halo ng hangin at singaw ng gasolina ay pinainit sa pare-parehong volume – ang halo ay sinusunog (b-c). Ang nasusunog na gas ay sumasailalim sa adiabatic expansion (c-d). Paglamig sa pare-parehong volume – ang nasusunog na gas ay inilalabas sa tubo ng tambutso at isang bagong halo ng hangin + singaw ng gasolina ang pumapasok sa silindro (d-a).
Siklo ng Diesel
Ang prinsipyo ng paggana ng isang diesel engine ay katulad ng sa isang gasoline engine. Ang pagkakaiba ay nasa unang hakbang ng adiabatic compression (adiabatic compression = compression na ginagawa nang napakabilis kaya't ang init ay walang oras na dumaloy papasok o palabas ng sistema. Ang sistema sa kasong ito ay isang silindro). Habang sa isang gasoline engine, ang na-compress ay isang halo ng hangin at singaw ng gasolina, sa isang diesel engine, hangin lamang ang na-compress. Ang adiabatic compression ay nagiging sanhi ng pagtaas ng temperatura at presyon ng hangin. Susunod, ang injector, o injector, ay nag-ispray ng diesel. Dahil ang temperatura at presyon ng hangin ay napakataas na, kapag ang diesel ay na-spray sa silindro, agad na nag-aapoy ang diesel. Hindi na kailangan ng spark plug. Pansinin ang halaga ng presyon na ipinapakita sa diagram sa ibaba. Ihambing ito sa halaga ng presyon na ipinapakita sa Otto cycle diagram.
Ang diagram na ito ay nagpapakita ng isang mainam na siklo ng diesel. Sa una, ang hangin ay kino-compress nang adiabatic (a-b), pagkatapos ay iniinit sa pare-parehong presyon – ang injector ay nag-iispray ng diesel at nangyayari ang pagkasunog (b-c), ang nasusunog na gas ay sumasailalim sa adiabatic expansion (c-d), lumalamig sa pare-parehong volume – ang nasusunog na gas ay inilalabas sa pamamagitan ng tubo ng tambutso at ang sariwang hangin ay pumapasok sa silindro (d-a).
Batay sa paliwanag sa itaas, maaaring mahinuha na ang bawat heat engine ay karaniwang mayroong isang partikular na gumaganang sangkap. Ang gumaganang sangkap para sa isang steam engine ay tubig, ang gumaganang sangkap para sa isang gasoline engine ay hangin at singaw ng gasolina, ang gumaganang sangkap para sa isang diesel engine ay hangin at diesel. Ang gumaganang sangkap ay karaniwang sumisipsip ng init sa mataas na temperatura (Q₂H₃ ) , gumagana (W), pagkatapos ay inilalabas ang natitirang init sa mas mababang temperatura (Q₂L₃ ) . Dahil ang enerhiya ay natitipid, kung gayon ang Q₂H₃ = W + Q₂L₃.
Kahusayan ng Makinang Pang-init
Ang kahusayan (e) ng isang heat engine ay ang ratio sa pagitan ng trabaho (W) na ginagawa ng makina at ng init na ipinapasok sa mataas na temperatura (Q₂H₃ ) . Sa matematika, maaari itong isulat tulad nito:
Ang W ay ang tubo na natatanggap natin, habang ang QH ay ang gastos na natatamo natin sa pagbili at pagsunog ng panggatong. Bilang mga taong laging naghahangad na makuha ang pinakamalaking posibleng tubo at ang pinakamaliit na posibleng gastusin, talagang umaasa tayo na ang tubo na ating nakukuha (W) ay katumbas ng gastos na ating natatamo (QH). Posible ba iyon?
Batay sa konserbasyon ng enerhiya, ang init na ipinasok (Q₂H₃ ) ay dapat katumbas ng gawaing nagawa (W) + init na inilabas (Q₂L ) . Sa matematika:
Para maipahayag ang kahusayan ng isang heat engine bilang porsyento, i-multiply lang ang equation ng kahusayan ng 100%. Batay sa equation ng kahusayan sa itaas, mas maraming init na tinatanggal (QL ) ng isang heat engine, mas hindi ito gaanong mahusay. Gusto natin na magkaroon ng pinakamaliit na init na tinatanggal (QL ) hangga't maaari. Gayunpaman, ang init na pumapasok (QH ) ay karaniwang nakukuha sa pamamagitan ng pagsunog ng langis, karbon, gas, atbp. (mga panggatong na binabayaran natin).
Samakatuwid, ang bawat heat engine ay mahalagang idinisenyo upang maging kasinghusay hangga't maaari. Bagama't hinahangad natin ang pinakamalaking posibleng benepisyo mula sa pinakamaliit na posibleng gastos, ang katotohanan ay ang mga steam engine ay karaniwang humigit-kumulang 40% na mahusay, habang ang mga internal combustion engine ay humigit-kumulang 50%. Nangangahulugan ito na kalahati ng init na nalilikha ng pagsunog ng gasolina ay nasasayang. Kalahati lamang ang nababago sa mekanikal na enerhiya.
Halimbawang tanong 1:
Ang isang heat engine ay sumisipsip ng 3000 Joules ng init (Q₂H₃ ) , nagsasagawa ng trabaho (W) at naglalabas ng 2500 Joules ng init (Q₂L₃ ) . Ano ang kahusayan ng heat engine?
Pagtalakay
Halimbawang tanong 2:
Ang isang heat engine ay sumisipsip ng 3000 Joules ng init (Q₂H₂ ) , gumagana (W) at naglalabas ng 2000 Joules ng init (Q₂L₂ ) . Ano ang kahusayan ng heat engine?
Pagtalakay
Halimbawang tanong 3:
Ang isang heat engine ay sumisipsip ng 3000 Joules ng init (Q₂H₂ ) , gumagana (W) at naglalabas ng 1500 Joules ng init (Q₂L₂ ) . Ano ang kahusayan ng heat engine?
Pagtalakay
