Qaytmas termodinamik jarayonlarni tushuntirish uchun olimlar termodinamikaning ikkinchi qonunini tuzdilar. Termodinamikaning ikkinchi qonuni koinotda qanday jarayonlar sodir bo'lishi mumkinligini va qaysi jarayonlar sodir bo'lmasligini tushuntiradi. RJE Klauzius (1822-1888) ismli bir olim quyidagi bayonotni berdi:
Tabiiyki, issiqlik yuqori haroratli narsalardan past haroratli narsalarga o'tadi; tabiiyki, issiqlik past haroratli narsalardan yuqori haroratli narsalarga o'tmaydi (Termodinamikaning ikkinchi qonuni - Klauziyning bayonoti).
Klauziyning bayonoti termodinamikaning ikkinchi qonunining maxsus bayonotlaridan biridir. U maxsus bayonot deb ataladi, chunki u faqat bitta jarayonga, ya'ni issiqlik uzatishga tegishli. Bu bayonot boshqa jarayonlar bilan bog'liq bo'lmaganligi sababli, bizga umumiyroq bayonot kerak. Termodinamikaning ikkinchi qonunining umumiy bayonotini ishlab chiqish issiqlik dvigatellarini o'rganishga asoslangan. Shuning uchun biz avval dvigatel issiqligini muhokama qilamiz.
Issiqlik dvigateli
Biz foydalanadigan energiyaning katta qismi neft, gaz, ko'mir tarkibidagi kimyoviy potensial energiyadan keladi. To'g'ridan-to'g'ri foydalanish uchun qo'llaniladigan kimyoviy potensial energiya avval yoqilishi kerak. Odatda, qazilma yoqilg'ilarni (neft, gaz va ko'mir) yoqish issiqlik hosil qiladi. Issiqlik to'g'ridan-to'g'ri ovqat pishirish, xonani isitish uchun ishlatilishi mumkin. Biror narsani harakatlantirish (masalan, transport vositasini harakatlantirish) uchun biz issiqlikni kinetik energiyaga yoki mexanik energiyaga aylantirishimiz kerak (mexanik energiya = potensial energiya + kinetik energiya).
Issiqlikdan foydalanib ish bajaradigan asbob 1700-yilda kashf etilgan. Bu bug 'dvigatel edi. Bug' dvigatelidan dastlab ko'mir konidan suvni tortib olish uchun foydalanilgan.
Bugʻ dvigatellaridan foydalanish bugʻ narsalarni harakatga keltirishi mumkinligidan kelib chiqadi. Bugʻ dvigatellari issiqlik dvigatelini oʻz ichiga oladi (issiqlik dvigateli issiqlikni mexanik energiyaga aylantirish vositasidir). Endi bugʻ dvigateli elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Zamonaviy issiqlik dvigatellari avtomobil dvigatellari, mototsikl dvigatellari va boshqalar kabi ichki yonish dvigatellaridir.
Issiqlik dvigatellaridan foydalanishning asosiy g'oyasi shundaki, agar issiqlik yuqori haroratdan past haroratga o'tishiga yo'l qo'yilsa, isitish mexanik energiyaga aylanishi mumkin. Bu jarayon davomida issiqlikning bir qismi mexanik energiyaga aylanadi (bir qismi ishni bajarish uchun ishlatiladi), bir qismi past haroratli joylarda chiqariladi. Issiqlik dvigatelida energiya shaklini o'zgartirish va energiya uzatish jarayoni ushbu diagrammaga o'xshaydi.
Yuqori harorat (TH) va past harorat (TL) mashinaning ish harorati deb ataladi. QH yuqori haroratdan oqib chiqadigan issiqlikdir, Q esaL past haroratli joyga oqib o'tadigan issiqlikdir. Yuqori haroratdan past haroratga oqib o'tganda, ba'zi issiqlik mexanik energiyaga aylanadi (ishlash uchun ishlatiladi), ba'zi issiqlik Q sifatida chiqariladi.LBarcha issiqlik ishga (W) aylantirilishi mumkin emas, har doim ajralib chiqadigan issiqlik mavjud (QLShunday qilib, energiyani tejashga asoslanib, QH = W + QL.
Bug 'dvigatellari va ichki yonish dvigatellari kabi bir nechta issiqlik dvigatellari mavjud.
Bug' dvigateli
Bugʻ dvigatellari issiqlik tashuvchi vosita sifatida suv bugʻidan foydalanadi. Bugʻ ishchi suyuqlikdir. Bugʻ dvigatellarining ikki turi mavjud: oʻzgaruvchan bugʻ dvigatellari va turbinali bugʻ dvigatellari. Bu dvigatelning dizayni boshqacha, ammo bu ikki turdagi bugʻ dvigatellari neft, gaz, koʻmir yoqish yoki yadro energiyasidan foydalanish orqali qizdiriladigan bugʻdan foydalanadi.
Ichki yonish dvigatellari
Mototsikl dvigatellari va avtomobil dvigatellari ichki yonish dvigatellariga misol bo'la oladi. Ichki yonish dvigateli deb ataladi, chunki yonish jarayoni yopiq silindrlar ichida sodir bo'ladi. Ichki yonish dvigatelining mavjudligi adiabatik siqish va kengayish muhandislik konsepsiyasining natijasidir.
Issiqlik dvigatelining samaradorligi
Issiqlik dvigatelining samaradorligi (e) - bu yuqori haroratda (Q) issiqlik sarfi bilan mashina tomonidan bajarilgan ishni (Vt) taqqoslash.H).
W - olingan daromad, Q esaH yoqilg'i sotib olish va yoqish uchun sarflangan xarajatdir. Har doim maksimal foyda va eng kam xarajat olishni istagan insonlar sifatida, biz ortib borayotgan foyda (W) sarflagan xarajatimizga mutanosib bo'lishiga umid qilamiz (QH). Bu sodir bo'lishi mumkinmi?
Energiyani tejashga asoslangan holda, issiqlik (Q)H) ish (V) + chiqarilgan issiqlik (Q) ga teng bo'lishi kerakL).
1-tenglamadagi W ni 2-tenglamadagi W ga almashtiring.
Bu issiqlik dvigatelining samaradorligi tenglamasi.
Savol 1:
Issiqlik dvigateli 3000 Joul (Q) ni yutadi.H) qizdiradi, ishlaydi (Vt) va 2500 Joulni (Q) olib tashlaydiL) issiqlik. Dvigatelning issiqlik samaradorligini hisoblang.
qaror
Issiqlik dvigatelining samaradorligi = 17%.
Savol 2:
Issiqlik dvigateli 3000 Joul issiqlikni yutadi (QH), ishlaydi (Vt) va 2000 Joule issiqligini (Q) yo'qotadiL). Issiqlik dvigatelining samaradorligini hisoblang.
qaror
Issiqlik dvigatelining samaradorligi = 34%.
Savol 3:
Issiqlik dvigateli 3000 Joul issiqlikni yutadi (QH), (V) ishlaydi va 1500 Joulgacha issiqlik (Q) chiqaradi.L). Issiqlik dvigatelining samaradorligini hisoblang?
qaror
Issiqlik dvigatelining samaradorligi = 50%.
