היץ מאָטאָר מאַכט פאָרמולע
א היץ מאטאר איז א מיטל וואס פארוואנדלט טערמישע ענערגיע אין מעכאנישע ענערגיע. דער ארבעטס פרינציפ פון א היץ מאטאר ווערט ברייט אנגעווענדעט אין טעגליכן לעבן, פון אויטא מאטארן ביז קראפטווערק. דער ארטיקל וועט דיסקוטירן אין טיפקייט די פארמולע פאר היץ מאטאר קראפט, די טיפן היץ מאטארן, ווי זיי ארבעטן, רעכענונג ביישפילן, און זייערע אנווענדונגען.
פֿאַרשטיין די מאַכט פֿון היץ מאָטאָר
די מאַכט פון אַ היץ מאָטאָר איז די גיכקייט מיט וואָס טערמישע ענערגיע ווערט פארוואנדלט אין מעכאנישע ענערגיע. מאַכט ווערט געמאָסטן אין וואטס (W), וואו 1 וואט איז גלייך צו 1 דזשול פּער סעקונדע. היץ מאָטאָרן אַרבעטן אויף די פּרינציפּן פון טערמאָדִינאַמיק, ספּעציפֿיש דעם טערמאָדִינאַמישן ציקל, וואָס נעמט אַרײַן דעם אויסטויש פון היץ און אַרבעט.
די גרונט־פאָרמולע פֿאַר מאַכט (\(P \)) פֿון אַ היץ־מאָטאָר איז:
\[P = \frac{W}{t} \]
די מאנא:
– \(P \) איז די מאַכט (אין וואַטס),
– \( W \) איז אַרבעט (אין דזשולס),
– \(t \) איז צייט (אין סעקונדעס).
דער אַרבעט פּרינציפּ פון היץ מאָטאָרן
היץ מאטארן ארבעטן באזירט אויף א טערמאדינאמישן ציקל וואס נעמט אריין עטליכע הויפט פראצעסן:
1. היץ אַבזאָרפּציע (\( Q_H \)): די מאַשין אַבזאָרבירט היץ פֿון דער היץ מקור.
2. קאנווערטאציע פון היץ אין ארבעט (\(W \)): א טייל פון דער אבזארבירטער היץ ווערט פארוואנדלט אין מעכאנישע ארבעט.
3. היץ אָפּוואַרפן (\( Q_C \)): די איבערבלייבנדיקע היץ ווערט אָפּגעוואָרפן צום קאַלטן רעזערוואַר.
די עפעקטיווקייט (\( \eta \)) פון אַ היץ מאָטאָר איז די פאַרהעלטעניש פון דער אַרבעט וואָס ווערט פּראָדוצירט צו דער היץ וואָס ווערט אַבזאָרבירט:
\[ \eta = \frac{W}{Q_H} \]
טיפּן פון היץ מאָטאָרן
1. דאַמף־מאַשין: ניצט וואַסער־דאַמף ווי אַן אַרבעטס־פליסיק צו פּראָדוצירן מעכאַנישע אַרבעט. ביישפילן: דאַמף־לאָקאָמאָטיוון, דאַמף־טורבינען.
2. אינערלעכע פארברענונג מאטאר: ניצט ברענשטאף וואס ברענט אין א פארמאכטער קאמער צו פראדוצירן ארבעט. ביישפילן: אויטא מאטארן, דיזל מאטארן.
3. עקסטערנער פארברענונג מאטאר: ברענשטאָף פארברענונג פאסירט אינדרויסן פון דער ארבעטס קאמער. למשל: סטירלינג מאטאר.
אידעאַלע היץ מאָטאָר מאַכט פאָרמולע
א קאַרנאָט מאָטאָר איז אַן אידעאַלער מאָדעל פֿון אַ היץ מאָטאָר וואָס אַרבעט מיט מאַקסימום עפֿיקאַסי. די עפֿיקאַסי פֿון אַ קאַרנאָט מאָטאָר איז נאָר אָפּהענגיק פֿון דער טעמפּעראַטור פֿון דער היץ מקור (\(T_H \)) און דער טעמפּעראַטור פֿון דעם קאַלטן רעזערוואַר (\(T_C \)), אויסגעדריקט אין קעלווין:
\[ \eta_{\text{קאַרנאָט}} = 1 – \frac{T_C}{T_H} \]
די מאַכט פון אַ קאַרנאָט מאָטאָר קען מען אויסרעכענען מיט דער פֿאָרמולע:
\[ P = \eta_{\text{Carnot}} \times \frac{Q_H}{t} \]
בייַשפּיל פון קאַלקולאַציע פון היץ מאָטאָר מאַכט
לאָמיר זאָגן אַז אַ קאַרנאָט מאָטאָר אַרבעט צווישן אַ היץ מקור ביי 500 קעלװין און אַ קאַלט רעזערוואַר ביי 300 קעלװין. דער מאָטאָר אַבזאָרבירט 2000 דזש היץ פּער סעקונדע. רעכנט אויס די עפֿעקטיווקייט און מאַכט פֿון מאָטאָר.
1. רעכנט אויס די עפעקטיווקייט (\( \eta_{\text{Carnot}} \)):
\[ \eta_{\text{קאַרנאָט}} = 1 – \frac{T_C}{T_H} \]
[\eta_{\text{קאַרנאָט}} = 1 – \frac{300 \, \text{K}}{500 \, \text{K}} \]
\[ \eta_{\text{קאַרנאָט}} = 1 – 0.6 \]
\[ \eta_{\text{קאַרנאָט}} = 0.4 \]
2. רעכנט אויס די מאַכט (\(P \)):
\[ P = \eta_{\text{Carnot}} \times \frac{Q_H}{t} \]
[P = 0.4 מאָל 2000, J}{1, s]
\[P = 0.4 \מאל 2000 \]
\[P = 800 \, \text{W} \]
אַזוי, די מאַכט פון די קאַרנאָט מאָטאָר איז 800 וואטס.
היץ מאָטאָר אַפּלאַקיישאַנז
1. מאַכט דזשענעריישאַן: היץ מאָטאָרן ווערן גענוצט אין מאַכט דזשענעריישאַן צו קאָנווערטירן טערמישע ענערגיע פון פאַסאַל ברענוואַרג אָדער יאָדער ענערגיע אין עלעקטרישע ענערגיע. דאַמף טורבינען זענען אַ געוויינטלעך בייַשפּיל פון אַ היץ מאָטאָר אין מאַכט דזשענעריישאַן.
2. טראַנספּאָרטאַציע: אינערלעכע פֿאַרברענונג מאָטאָרן, ווי בענזין און דיזל מאָטאָרן, ווערן גענוצט אין מאָטאָר פֿאָרמיטלען צו פּראָדוצירן די קראַפֿט וואָס שטופּט דאָס פֿאָרמיטל.
3. אינדוסטריע: היץ מאטארן ווערן גענוצט אין פארשידענע אינדוסטריעלע פראצעסן צו פראדוצירן מעכאנישע ארבעט און היץ. ביישפילן שליסן איין טריקענען, הייצן, און אנפירן אינדוסטריעלע מאשינערי.
4. קילקייט און הייצונג: היץ מאטארן ווערן אויך גענוצט אין קילקייט און הייצונג סיסטעמען, ווי למשל לופטקילונג מאשינען און הייצערס, צו טראנספערירן היץ פון איין ארט צום אנדערן.
פאַקטאָרן וואָס האָבן אַן השפּעה אויף היץ מאָטאָר מאַכט
1. טעמפּעראַטור פון דער היץ מקור און קאַלט רעזערוואַר: דער טעמפּעראַטור חילוק צווישן דער היץ מקור און דעם קאַלט רעזערוואַר אַפעקטירט די עפעקטיווקייט פון אַ היץ מאָטאָר. ווי גרעסער דער טעמפּעראַטור חילוק, אַלץ העכער די עפעקטיווקייט און מאַכט פון דעם מאָטאָר.
2. ברענשטאָף טיפּ: דער טיפּ און קוואַליטעט פון ברענשטאָף געניצט אַפעקטירט די סומע פון טערמישע ענערגיע פּראָדוצירט און, לעסאָף, מאָטאָר מאַכט.
3. מאַשין פּלאַן: מאַשין פּלאַן און טעכנאָלאָגיע, אַרייַנגערעכנט מאַטעריאַלן און מאַנופאַקטורינג טעקניקס, ווירקן די עפעקטיווקייט פון ענערגיע קאַנווערזשאַן און די דזשענערייטאַד מאַכט.
4. אפעראציאנעלע באדינגונגען: אפעראציאנעלע באדינגונגען ווי דרוק, שנעלקייט, און רוטינע אויפהאלטונג ווירקן אויף די פאָרשטעלונג און מאַכט פון אַ היץ מאָטאָר.
פאַל שטודיע: דאַמף קראַפטווערק
א פארע-קראפטווערק איז א קאנקרעט ביישפיל פון א היץ-מאטאר. אין די ווערקצייג ווערט ברענשטאף (ווי קוילן אדער נאטירלעכער גאז) פארברענט צו הייצן וואסער אין א בוילער. דאס געהייצטע וואסער ווערט פארוואנדלט אין הויך-דרוק פארע, וואס דאן טרייבט א פארע-טורבין. די פארע-טורבין פארוואנדלט די טערמישע ענערגיע פון פארע אין מעכאנישע ענערגיע, וואס ווערט דאן פארוואנדלט אין עלעקטרישע ענערגיע דורך א גענעראטאר.
לאָמיר זאָגן אַז אַ דאַמף־קראַפטווערק האָט אַ בוילער וואָס הייצט וואַסער צו אַ טעמפּעראַטור פֿון 600 קעלװין, און דער רעזולטאַט איז אַז דאַמף טרייבט אַ טורבינע וואָס אָפּוואַרפֿט היץ צו אַ קאַלטן רעזערוואַר מיט אַ טעמפּעראַטור פֿון 300 קעלװין. אויב די ווערק אַבזאָרבירט 5000 דזשאָול היץ פּער סעקונדע, קען מען אויסרעכענען די עפֿעקטיווקייט פֿון דעם קאַרנאָט מאָטאָר און די פּראָדוצירטע קראַפט ווי פֿאָלגט:
1. רעכנט אויס די עפעקטיווקייט (\( \eta_{\text{Carnot}} \)):
\[ \eta_{\text{קאַרנאָט}} = 1 – \frac{T_C}{T_H} \]
[\eta_{\text{קאַרנאָט}} = 1 – \frac{300 \, \text{K}}{600 \, \text{K}} \]
\[ \eta_{\text{קאַרנאָט}} = 1 – 0.5 \]
\[ \eta_{\text{קאַרנאָט}} = 0.5 \]
2. רעכנט אויס די מאַכט (\(P \)):
\[ P = \eta_{\text{Carnot}} \times \frac{Q_H}{t} \]
[P = 0.5 מאָל 5000, J}{1, s]
\[P = 0.5 \מאל 5000 \]
\[P = 2500 \, \text{W} \]
אַזוי, די מאַכט פון די דאַמף מאַכט גענעראַטאָר איז 2500 וואטס אָדער 2.5 קוו.
קעסימפּולאַן
היץ מאטארן שפילן א קריטישע ראלע אין פארוואנדלען טערמישע ענערגיע אין נוצבארע מעכאנישע ענערגיע אין א פארשיידנקייט פון אנווענדונגען, פון קראפט דזשענעריישאַן ביז טראנספארטאציע. די פארמולע פאר דער קראפט פון א היץ מאטאר, P = Wt, העלפט אונז אויסרעכענען די ראטע פון ענערגיע קאנווערזיע. דורך פארשטיין די עפעקטיווקייט און פאקטארן וואס השפּעה האבן אויף די פאָרשטעלונג פון היץ מאטארן, קענען מיר דיזיינען און אפערירן מער עפעקטיווע און נאכhaltige סיסטעמען. די פאל שטודיע פון א פארע קראפטווערק גיט א קאנקרעטע אילוסטראציע פון ווי די פרינציפן ווערן אנגעווענדט אין דער ענערגיע אינדוסטריע.
