Àpilẹ̀kọ nípa Òfin Kejì ti Thermodynamics
Gbogbo ilana adayeba waye ni itọsọna kan ṣoṣo ṣugbọn ko le waye ni itọsọna idakeji, ti a maa n pe ni awọn ilana ti ko le yipada. Lẹhin ti a ti tu silẹ lati igi rẹ ti o si ṣubu lulẹ lasan, mango kan ko ni gbe soke mọ. Iwe ti a ba ti ati duro lẹhinna ko pada sẹhin si wa. Ti a ba fi ọwọ kan ohun ti o gbona (ohun ti o gbona) pẹlu ohun ti o gbona kekere (ohun ti o tutu), ooru nipa ti ara n ṣàn lati ohun ti o gbona giga si ohun ti o gbona kekere. A ko ri ilana idakeji, nibiti ooru nipa ti ara n gbe lati ohun ti o tutu si ohun ti o gbona. Ti ilana yii ba waye, lẹhinna ohun ti o tutu yoo tutu si i, nigba ti ohun ti o gbona yoo gbona si i. Ṣugbọn ni otitọ, ko ri bẹẹ. Ọpọlọpọ awọn ilana ti ko le yipada ti o dabi ẹni pe o yatọ si ara wọn, ṣugbọn gbogbo wọn ni awọn iyipada ninu irisi agbara ati gbigbe agbara lati ohun kan si omiran.
Fún àpẹẹrẹ, ìsẹ̀lẹ̀ alágbára kan wà tí ó ń fa kí àwọn ilé wó lulẹ̀ (àwọn ilé wó lulẹ̀ nítorí agbára tí ìgbì ilẹ̀ ríri ń gbé). Ǹjẹ́ o ti rí apá kọ̀ọ̀kan ilé tí ó wó lulẹ̀ tí ó padà dúró ṣinṣin bí ti tẹ́lẹ̀ rí? Tàbí, fún àpẹẹrẹ, dígí kan já lulẹ̀ tí ó sì fọ́... Ǹjẹ́ o ti rí àwọn ègé dígí tí ó fọ́nká sórí ilẹ̀ tí ó padà wá papọ̀ tí wọ́n sì di dígí tí ó pé bí ti tẹ́lẹ̀ rí? Kò ṣẹlẹ̀ rí... ọ̀pọ̀lọpọ̀ àpẹẹrẹ mìíràn wà.
Láti ṣàlàyé àwọn ìlànà thermodynamic tí ó máa ń wáyé ní ìtọ́sọ́nà kan ṣoṣo (àwọn ìlànà tí kò ṣeé yípadà), àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ṣe àgbékalẹ̀ òfin kejì ti thermodynamics. Òfin kejì ti thermodynamics ṣàlàyé àwọn ìlànà tí ó lè wáyé ní àgbáyé àti àwọn ìlànà tí kò lè wáyé. Onímọ̀ sáyẹ́ǹsì kan tí orúkọ rẹ̀ ń jẹ́ R.J.E. Clausius (1822–1888) sọ gbólóhùn yìí:
Ooru n gbe funrararẹ lati ohun ti o gbona ga si ohun ti o gbona kekere; ooru kii yoo gbe funrararẹ lati ohun ti o gbona kekere si ohun ti o gbona giga (Ofin keji ti thermodynamics - gbólóhùn Clausius).
Gbólóhùn Clausius jẹ́ gbólóhùn pàtàkì kan nínú òfin kejì ti thermodynamics. A pè é ní gbólóhùn pàtàkì nítorí pé ó kan ìlànà kan ṣoṣo, èyí ni ìgbéjáde ooru. Nítorí pé gbólóhùn yìí kò níí ṣe pẹ̀lú àwọn ìlànà mìíràn, a nílò gbólóhùn gbogbogbòò. Ìdàgbàsókè gbólóhùn gbogbogbòò ti òfin kejì ti thermodynamics dá lórí ìkẹ́kọ̀ọ́ àwọn ẹ̀rọ ooru. Nítorí náà, a ó kọ́kọ́ jíròrò àwọn ẹ̀rọ ooru.
Ẹ̀rọ Ooru
Pupọ ninu agbara ti a nlo wa lati inu agbara kemikali ti o wa ninu epo petirolu, gaasi, ati edu. Agbara kemikali ti o wa ninu epo petirolu, gaasi, tabi edu ko le ṣee lo taara. Epo petirolu, gaasi, tabi edu gbọdọ wa ni akọkọ sun. Ni deede, sisun epo fosil (petroleum, gaasi, ati edu) n mu ooru jade. Ooru le ṣee lo taara lati se ounjẹ ati gbona yara kan. Lati gbe nkan kan (fun apẹẹrẹ, lati gbe ọkọ ayọkẹlẹ kan), a gbọdọ yi ooru pada si agbara kinetic tabi agbara mekaniki (agbara mekaniki = agbara agbara + agbara kinetik). Yiyipada agbara mekaniki si ooru jẹ iṣẹ ti o rọrun pupọ, ṣugbọn yiyipada ooru si agbara mekaniki jẹ nira. Gbiyanju lati fi ọwọ pa awọn atẹlẹwọ rẹ pọ… awọn atẹlẹwọ rẹ gbona, abi? Nigbati a ba fi ọwọ pa awọn atẹlẹwọ wa papọ (a n ṣiṣẹ), agbara mekaniki ni a yipada si ooru. Ilana naa rọrun pupọ… Paapaa ooru ailopin le ṣee ṣe nipasẹ ṣiṣe iṣẹ. Ṣugbọn ilana idakeji, eyiti o jẹ lilo ooru lati ṣe iṣẹ, nira.
Ẹ̀rọ kan tí a lò láti lo ooru láti ṣe iṣẹ́ ni a ṣe ní ọdún 1700. Ẹ̀rọ tí a ń sọ̀rọ̀ nípa rẹ̀ ni ẹ̀rọ steam. A kọ́kọ́ lo ẹ̀rọ steam láti fa omi jáde láti inú àwọn ibi ìwakùsà èédú. Ó ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé lílo ẹ̀rọ steam àkọ́kọ́ wáyé kí àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì tó mọ̀ pé ooru jẹ́ agbára tí a gbé kalẹ̀ nítorí ìyàtọ̀ ìwọ̀n otútù (a kò tí ì ṣe òfin thermodynamics àkọ́kọ́).
Lílo àwọn ẹ̀rọ ìgbóná nígbà náà ṣeé ṣe kí ó jẹ́ nítorí ìrírí ojoojúmọ́ tó fi hàn pé ìgbóná lè gbé nǹkan. Àwọn ẹ̀rọ ìgbóná ni a kà sí àwọn ẹ̀rọ ìgbóná (ẹ̀rọ ìgbóná = ẹ̀rọ kan fún yíyí ooru padà sí agbára ẹ̀rọ). Lónìí, a ń lo àwọn ẹ̀rọ ìgbóná láti mú agbára iná mànàmáná jáde. Àwọn ẹ̀rọ ìgbóná òde òní jẹ́ àwọn ẹ̀rọ ìgbóná inú (ẹ̀rọ ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́, ẹ̀rọ alùpùpù, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ).
Èrò pàtàkì tí ó wà lẹ́yìn lílo ẹ̀rọ ooru ni pé a lè yí ooru padà sí agbára ẹ̀rọ kìkì tí a bá gbà á láàyè láti agbègbè tí ó ní iwọ̀n otútù gíga sí agbègbè tí ó ní iwọ̀n otútù kékeré. Nígbà tí a bá ń ṣe èyí, a máa ń yí díẹ̀ nínú ooru padà sí agbára ẹ̀rọ (a máa ń lo díẹ̀ nínú ooru láti ṣe iṣẹ́), nígbà tí a máa ń kọ̀ díẹ̀ nínú ooru sílẹ̀ sí agbègbè tí ó ní iwọ̀n otútù kékeré. Ìlànà ìyípadà agbára àti ìyípadà agbára nínú ẹ̀rọ ooru ni a fi hàn nínú àwòrán náà.
Iwọn otutu giga (T)H) ati iwọn otutu kekere (TL) ni a tun npe ni iwọn otutu iṣiṣẹ ẹnjini. Ooru ti n ṣàn lati ibi iwọn otutu giga ni a fun ni aami QH, nígbàtí ooru tí a bá tú sí ibi tí ó ní iwọ̀n otútù díẹ̀ ni a fún ní àmì QL. Nígbà tí ó bá ń ṣàn láti ibi tí ooru ti pọ̀ sí i sí ibi tí ooru ti pọ̀ sí, àwọn Q kan wà níbẹ̀H a yípadà sí agbára ẹ̀rọ (tí a máa ń lò láti ṣe iṣẹ́), a máa ń tú díẹ̀ lára rẹ̀ jáde gẹ́gẹ́ bí QLNí tòótọ́, a nírètí pé gbogbo QH a le yipada si W, ṣugbọn iriri ojoojumọ fihan pe eyi ko ṣeeṣe. Ooru kan maa n padanu nigbagbogbo. Nitorinaa, da lori itọju agbara, a le pari pe QH = W + QL.
Ẹ jẹ́ ká ṣe àtúnyẹ̀wò ẹ̀rọ ooru kan tí a sábà máa ń lò láti yí ooru padà sí agbára ẹ̀rọ. Ó ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé a ń ronú nípa àwọn ẹ̀rọ ooru tí wọ́n ń ṣe iṣẹ́ déédéé nìkan. Kí iṣẹ́ lè máa lọ déédéé, ooru gbọ́dọ̀ máa ṣàn láti agbègbè tí ó ní ooru gíga sí agbègbè tí ó ní iwọn otutu díẹ̀. Tí ooru bá ń ṣàn lẹ́ẹ̀kan ṣoṣo, iṣẹ́ tí ẹ̀rọ ooru náà ń ṣe yóò tún ṣe lẹ́ẹ̀kan ṣoṣo (agbára ẹ̀rọ tí a ń ṣe yóò kéré gan-an). Nítorí náà, a kò le lo ẹ̀rọ ooru náà dáadáa. A le lo ẹ̀rọ ooru dáadáa tí ó bá ń ṣiṣẹ́ déédéé. Ní ọ̀rọ̀ mìíràn, agbára ẹ̀rọ tí ẹ̀rọ ooru ń ṣe tó láti lò láti gbé nǹkan kan.
Ẹ̀rọ ìgbóná omi
Àwọn ẹ̀rọ ìgbóná omi máa ń lo ìgbóná omi gẹ́gẹ́ bí ohun èlò ìyípadà ooru. A máa ń pe ìgbóná omi gẹ́gẹ́ bí ohun èlò ìṣiṣẹ́ ẹ̀rọ ìgbóná omi. Oríṣi ẹ̀rọ ìgbóná omi méjì ló wà: àwọn ẹ̀rọ ìgbóná omi àti àwọn ẹ̀rọ ìgbóná omi turbine (àwọn ẹ̀rọ ìgbóná omi turbine). Àwọn àpẹẹrẹ wọn yàtọ̀ díẹ̀, ṣùgbọ́n àwọn méjèèjì ní ìfarajọra: wọ́n máa ń lo ìgbóná omi tí epo, gáàsì, èédú tàbí agbára átọ́míìkì ń gbóná.
Ẹ̀rọ ìyọ́ tí ó ń yípadà
Omi ninu apo kan maa n gbona ni titẹ giga. Nitori pe a n gbona ni titẹ giga, ilana sise naa waye ni iwọn otutu giga. Iwọn otutu jẹ ibamu taara si titẹ. Bi iwọn otutu ti steam ba ga, bẹẹ ni titẹ atupa naa tobi si. Ooru giga tabi titẹ giga yii n lọ nipasẹ valve iwọle o si n gbooro si piston naa. Bi o ṣe n gbooro sii, eeru naa n ti piston naa, ti o si n fa a lọ si apa ọtun.
A máa ń yí díẹ̀ lára ooru inú èéfín padà sí agbára ìṣiṣẹ́. Nígbà tí písítọ̀n bá gbéra sí apá ọ̀tún, kẹ̀kẹ́ tí a so mọ́ písítọ̀n náà yóò yí padà (1). Lẹ́yìn ìdajì ìyípo, kẹ̀kẹ́ náà yóò tì písítọ̀n náà padà sí ipò rẹ̀ àkọ́kọ́ (2). Nígbà tí písítọ̀n náà bá gbéra sí apá òsì, fáìlì inú rẹ̀ yóò ti pa láìfọwọ́sí, nígbà tí fáìlì ìtújáde náà yóò ṣí láìfọwọ́sí. A máa ń fi èéfín náà dí iná náà, yóò sì di ìrì. Lẹ́yìn náà, a máa ń fa omi inú èéfín náà padà sínú àpótí láti tún sè é. Àti bẹ́ẹ̀ lọ… Nítorí pé iṣẹ́ náà ń ṣẹlẹ̀ leralera, písítọ̀n náà yóò máa yí lọ sí apá ọ̀tún àti apá òsì nígbà gbogbo. Nítorí pé písítọ̀n náà yóò máa yí lọ sí apá ọ̀tún àti apá òsì nígbà gbogbo, kẹ̀kẹ́ náà yóò máa yí lọ láìfọwọ́sí. A sábà máa ń lo yíyí kẹ̀kẹ́ náà láti gbé nǹkan kan.
Turbine Steam
Ìlànà iṣẹ́ ti turbine steam jẹ́ ohun kan náà gẹ́gẹ́ bí ti ẹ̀rọ steam reciprocating. Ìyàtọ̀ náà ni pé ẹ̀rọ steam reciprocating kan máa ń lo piston, nígbà tí turbine steam máa ń lo turbine kan. Nínú ẹ̀rọ steam reciprocating kan, ooru ni a kọ́kọ́ yí padà sí agbára kinetic translational ti piston. Lẹ́yìn náà, agbára kinetic translational ti piston náà ni a yípadà sí agbára kinetic recitational ti kẹ̀kẹ́ tí ń yípo. Nínú turbine steam, ooru ni a yípadà taara sí agbára kinetic recitational ti turbine. Turbine náà lè yí padà nítorí ìyàtọ̀ titẹ. Ìwọ̀n otutu ti steam tí ó wà lókè abẹ́ náà ga ju ìwọ̀n otutu ti steam tí ó wà ní ìsàlẹ̀ abẹ́ náà lọ. Abẹ́ náà jẹ́ àwo tín-tín tí ó wà ní àárín turbine náà. Ìwọ̀n otutu jẹ́ ìwọ̀n taara sí titẹ. Nítorí pé ìwọ̀n otutu ti steam tí ó wà lókè abẹ́ náà ga ju ìwọ̀n otutu ti steam tí ó wà ní ìsàlẹ̀ abẹ́ náà lọ, titẹ steam tí ó wà lókè abẹ́ náà ga ju titẹ tí ó wà ní ìsàlẹ̀ abẹ́ náà lọ. Ìyàtọ̀ titẹ yìí máa ń mú kí steam náà tì abẹ́ náà sí ìsàlẹ̀, èyí sì máa ń mú kí turbine náà yípo. Ìtọ́sọ́nà ti yiyi turbine náà ni a fihàn nínú àwòrán náà.
Ó ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé ìlànà iṣẹ́ ẹ̀rọ steam dá lórí àwòrán ìgbésẹ̀ agbára tí a ṣàlàyé lókè yìí. Nínú ọ̀ràn yìí, a lè mú agbára ẹ̀rọ jáde nípa jíjẹ́ kí ooru ṣàn láti ohun kan tàbí ibi tí ó ní ìwọ̀n otútù gíga sí ohun kan tàbí ibi tí ó ní ìwọ̀n otútù kékeré. Nítorí náà, ìyàtọ̀ ìwọ̀n otútù ṣe pàtàkì nínú ẹ̀rọ steam.
Tí o bá kíyèsí bí ẹ̀rọ steam reciprocating ṣe ń ṣiṣẹ́, o máa kíyèsí pé piston náà ṣì lè gbéra sí òsì àti ọ̀tún bó tilẹ̀ jẹ́ pé kò sí ìyàtọ̀ nínú iwọ̀n otútù (kò sí condenser tàbí pump). Piston náà lè gbéra sí ọ̀tún nítorí ìfẹ̀sí ooru gíga tàbí ìfúnpá gíga. Nínú ọ̀ràn yìí, díẹ̀ nínú ooru inú steam náà ni a yípadà sí agbára kinetic translational ti piston. Agbára kinetic translational ti piston yìí yóò yípadà sí agbára kinetic yípadà ti kẹ̀kẹ́ yíyípo. Lẹ́yìn tí ó bá parí ìyípo ààbọ̀, kẹ̀kẹ́ náà yóò tì piston náà padà sí òsì. Nígbà tí kẹ̀kẹ́ náà bá ti piston náà padà sí òsì, agbára kinetic yípadà ti kẹ̀kẹ́ náà yóò yípadà sí agbára kinetic translational ti piston náà. Bí piston náà bá ń lọ sí òsì, yóò ti steam náà jáde nínú silinda náà. Ní àkókò kan náà, fáìlì emission náà yóò ṣí.
Nítorí náà, èéfín tí písítọ̀n ń tì yóò ti ọ̀rẹ́ rẹ̀ sí abẹ́ fáìlì èéfín. Nísinsìnyí, tí èéfín tí ó wà ní ìsàlẹ̀ fáìlì èéfín bá dọ́gba èéfín tí písítọ̀n ń tì, nígbà náà gbogbo agbára translational kinetic ti písítọ̀n yóò padà sí agbára inú èéfín náà. Agbára inú jẹ́ tààrà sí èéfín náà. Tí agbára inú èéfín náà bá pọ̀ sí i, èéfín náà yóò pọ̀ sí i. èéfín náà bá tààrà sí èéfín náà. Tí èéfín náà bá pọ̀ sí i, èéfín náà yóò pọ̀ sí i. Nítorí náà, èéfín tí a tú jáde láti inú èéfín èéfín náà bá èéfín tí ó ń wọlé láti inú fáìlì èéfín náà mu. Písítọ̀n náà yóò máa rìn ní ọ̀tún àti òsì nígbà gbogbo ṣùgbọ́n kò ní sí agbára èéfín tí a lè lò (kò sí iṣẹ́ tí a ṣe). Nítorí náà, agbára èéfín tí písítọ̀n ń gbà nígbà ìlànà ìfàsẹ́yìn (písítọ̀n náà ń lọ sí ọ̀tún) yóò padà sí èéfín náà nígbà ìlànà ìfúnpọ̀ (písítọ̀n náà ń lọ sí òsì).
A pari pe iyatọ iwọn otutu ninu ẹrọ steam kan si tun jẹ dandan. Iyatọ iwọn otutu yii ninu ẹrọ steam ni a le ṣe nipasẹ lilo condenser kan. Nigbati iwọn otutu ati titẹ ti steam ti o wa ni isalẹ valve eefi ba kere pupọ ju iwọn otutu ati titẹ ti steam ti o wa ninu silinda lọ, lẹhinna nigbati piston ba pada si apa osi, iye titẹ ti piston ti n ṣe lori steam jẹ kere pupọ ju iye titẹ ti steam ti n ṣe lori piston nigbati piston ba lọ si apa ọtun. Ni awọn ọrọ miiran, iye iṣẹ ti piston ṣe lori steam kere pupọ ju iye iṣẹ ti steam ti n ṣe lori piston lọ. Nitorinaa apakan kekere ti agbara kinetic ti piston ni a pada si steam. Nitorinaa, agbara kinetic lapapọ tabi iṣẹ apapọ ti a ṣe. Agbara kinetic lapapọ yii ni a lo lati gbe nkan kan.
Ẹ̀rọ Ìjóná Inú
Àwọn ẹ̀rọ alùpùpù àti ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ jẹ́ àpẹẹrẹ àwọn ẹ̀rọ ìjóná inú. Wọ́n ń pè wọ́n ní ẹ̀rọ ìjóná inú nítorí pé ìlànà ìjóná náà ń ṣẹlẹ̀ nínú sílíńdà tí a ti pa. Àwọn ẹ̀rọ ìjóná inú jẹ́ àbájáde ìmọ̀ ẹ̀rọ ti ìfúnpọ̀ àti ìfẹ̀sí adiabatic, tí a ṣàlàyé nínú òfin àkọ́kọ́ ti thermodynamics.
A ó wo àwọn ẹ̀rọ ìjóná inú tí wọ́n ń lo epo petirolu àti diesel gẹ́gẹ́ bí epo petirolu nìkan. Pẹtirolu àti diesel jẹ́ àwọn ọjà epo petirolu, nítorí náà wọ́n ní agbára kemikali. Agbára kemikali tí ó wà nínú epo petirolu àti diesel ni a kọ́kọ́ yípadà sí ooru nípasẹ̀ ilana ìjóná. A ó wá yípadà ooru tí a ń rí nípasẹ̀ ìjóná sí agbára mekaniki. Agbára mekaniki yìí ni ó ń jẹ́ kí alùpùpù tàbí ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ gbéra. A ń pe ìyípo nínú ẹ̀rọ petirolu ní Otto cycle, nígbà tí ìyípo nínú ẹ̀rọ diesel ni a ń pè ní diesel cycle. Ìyípo jẹ́ ìlànà thermodynamic tí a lè yípadà. Ẹ jẹ́ kí a kọ́kọ́ jíròrò ìyípo Otto.
Otto cycle
Àwòrán ẹ̀rọ ìjóná inú onígun mẹ́rin ni èyí. Àdàpọ̀ afẹ́fẹ́ àti èéfín epo ń ṣàn láti inú carburetor sínú sílíńdà bí piston náà ṣe ń lọ sí ìsàlẹ̀ (ìfàgùn gbígbóná). Àdàpọ̀ afẹ́fẹ́ àti èéfín epo nínú sílíńdà náà ni a óò tẹ̀ sínú rẹ̀ ní ìtẹ̀síwájú bí piston náà ṣe ń lọ sókè (ìfàgùn gbígbóná). Nítorí pé a ti fún un ní ìtẹ̀síwájú, ìgbóná àti ìtẹ̀sí adalu náà ń pọ̀ sí i. Lẹ́ẹ̀kan náà, èéfín iná náà ń tan adalu náà, ó sì ń tan iná náà. Bí ó ṣe ń jó, ìgbóná àti ìtẹ̀sí gaasi náà ń pọ̀ sí i. Gáàsì oníwọ̀n otútù gíga, tí ó ní ìtẹ̀sí gíga ń fẹ̀ sí piston náà, ó ń tì í sí ìsàlẹ̀ (ìfàgùn gbígbóná). Lẹ́yìn náà, a óò tú gaasi tí ó jóná jáde nípasẹ̀ fáìlì eéfín náà, a óò sì darí rẹ̀ sí páìpù eéfín (ìfàgùn gbígbóná). Fáìlì gbigba náà tún ṣí, a óò sì tún àwọn ìfàgùn mẹ́rin náà ṣe.
Ó ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé ète ìfúnpọ̀ adiabatic ni láti mú kí ìwọ̀n otútù àti ìfúnpọ̀ afẹ́fẹ́ àti epo petirolu pọ̀ sí i. Jíjó ní ìfúnpọ̀ gíga máa ń mú ìwọ̀n otútù àti ìfúnpọ̀ ga gidigidi wá. Nítorí náà, ìfúnpọ̀ (F = PA) tí a ń ṣe nígbà tí a bá ń mú kí alùpùpù tàbí ẹ̀rọ ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ di alágbára sí i. Kódà láìsí ìfúnpọ̀, àdàpọ̀ afẹ́fẹ́ àti epo petirolu lè jó nígbà tí ìfúnpọ̀ afẹ́fẹ́ bá mú iná jáde. Síbẹ̀síbẹ̀, ìwọ̀n otútù àti ìfúnpọ̀ afẹ́fẹ́ kò ga púpọ̀, nítorí náà ìfúnpọ̀ tí ó ń jáde pẹ̀lú kéré. Nítorí náà, ẹ́ńjìnnì náà kò lágbára tó.
A le ṣe àlàyé ilana iyipada agbara ati gbigbe agbara ninu ẹrọ ijona inu mẹrin-stroke bi atẹle: Lakoko ijona, agbara agbara kemikali ninu petirolu ati agbara ninu afẹfẹ ni a yipada si ooru. Diẹ ninu ooru ni a yipada si agbara ẹrọ ninu ọpa piston ati crankshaft, nigba ti diẹ ninu ni a tu silẹ nipasẹ paipu eefi. Pupọ julọ agbara ẹrọ ninu ọpa piston ati crankshaft ni a yipada si agbara ẹrọ ninu ọkọ (gbigbe ọkọ naa), lakoko ti apakan kekere ni a yipada si ooru. Ooru ni a ṣẹda nipasẹ ikọlu.
A le fi aworan ti o wa ni isalẹ yii ṣe afihan ilana imugboroja adiabatic ati titẹ sita ninu iyipo Otto. Aworan yii fihan awoṣe ti a ṣe apẹrẹ ti awọn ilana thermodynamic ti o waye ninu ẹrọ ijona inu ti a lo fun petirolu.
Adalu afẹ́fẹ́ àti èéfín epo petirolu kan wọ inú sílíńdà (a). Lẹ́yìn náà, a máa fún àdàlú afẹ́fẹ́ àti èéfín epo petirolu ní ìfúnpọ̀ (a‐b). Ṣàkíyèsí pé ìwọ̀n sílíńdà náà dínkù. A máa gbóná àdàlú afẹ́fẹ́ àti èéfín epo petirolu ní ìwọ̀n tí ó dúró ṣinṣin - a máa jó àdàlú náà (b‐c). Gáàsì tí ó jóná náà ń gba ìfẹ̀sí adiabatic (c‐d). Bí ó bá tutù ní ìwọ̀n tí ó dúró ṣinṣin - a máa tú gáàsì tí ó jóná náà sí inú páìpù èéfín, àdàlú afẹ́fẹ́ + èéfín epo tuntun kan sì wọ inú sílíńdà (d‐a).
Adalu afẹ́fẹ́ àti èéfín epo petirolu kan wọ inú sílíńdà (a). Lẹ́yìn náà, a máa fún àdàlú afẹ́fẹ́ àti èéfín epo petirolu ní ìfúnpọ̀ (a‐b). Ṣàkíyèsí pé ìwọ̀n sílíńdà náà dínkù. A máa gbóná àdàlú afẹ́fẹ́ àti èéfín epo petirolu ní ìwọ̀n tí ó dúró ṣinṣin - a máa jó àdàlú náà (b‐c). Gáàsì tí ó jóná náà ń gba ìfẹ̀sí adiabatic (c‐d). Bí ó bá tutù ní ìwọ̀n tí ó dúró ṣinṣin - a máa tú gáàsì tí ó jóná náà sí inú páìpù èéfín, àdàlú afẹ́fẹ́ + èéfín epo tuntun kan sì wọ inú sílíńdà (d‐a).
Sẹ́ẹ̀lì Dísíẹ́lì
Ìlànà iṣẹ́ ẹ̀rọ díẹ́sẹ́lì jọ ti ẹ̀rọ díẹ́sẹ́lì. Ìyàtọ̀ náà wà nínú ìgbésẹ̀ ìfúnpọ̀ adiabatic àkọ́kọ́ (ìfúnpọ̀ adiabatic = ìfúnpọ̀ tí a ṣe kíákíá débi pé ooru kò ní àkókò láti ṣàn sínú tàbí jáde kúrò nínú ẹ̀rọ náà. Ètò náà nínú ọ̀ràn yìí jẹ́ sílíńdà). Nígbà tí ó wà nínú ẹ̀rọ díẹ́sẹ́lì, ohun tí a fún pọ̀ ni àdàpọ̀ afẹ́fẹ́ àti èéfín èéfín, nínú ẹ̀rọ díẹ́sẹ́lì nìkan ni a fún pọ̀. Ìfúnpọ̀ adiabatic máa ń mú kí ìwọ̀n otútù àti ìfúnpọ̀ afẹ́fẹ́ pọ̀ sí i. Lẹ́yìn náà, afúnpọ̀, tí a tún mọ̀ sí afúnpọ̀, máa ń fún díẹ́sẹ́lì. Nítorí pé ìwọ̀n otútù àti ìfúnpọ̀ afẹ́fẹ́ ti ga púpọ̀, nígbà tí a bá fún díẹ́sẹ́lì sínú sílíńdà, díẹ́sẹ́lì náà máa ń jó lẹ́sẹ̀kẹsẹ̀. Kò sídìí fún ìfúnpọ̀ èéfín. Ṣàkíyèsí iye ìfúnpọ̀ tí a fihàn nínú àwòrán ìsàlẹ̀. Fi wé iye ìfúnpọ̀ tí a fihàn nínú àwòrán Otto cycle.
Àwòrán yìí fi bí afẹ́fẹ́ ṣe ń yípo díẹ́sẹ́lì hàn. Ní àkọ́kọ́, afẹ́fẹ́ ni a máa ń fún ní ìfúnpọ̀ pẹ̀lú ìfúnpọ̀ (a-b), lẹ́yìn náà a máa ń gbóná pẹ̀lú ìfúnpọ̀ tí ó dúró ṣinṣin – abẹ́rẹ́ náà a máa ń fún díẹ́sẹ́lì ní ìfúnpọ̀ àti ìjóná (b-c), gáàsì tí ó jóná a máa ń gba ìfẹ̀sí adiabatic (c-d), a máa ń tutù ní ìwọ̀n tí ó dúró ṣinṣin – a máa ń lé gáàsì tí ó jóná jáde láti inú páìpù èéfín, afẹ́fẹ́ tuntun a sì wọ inú sílíńdà (d-a).
Láti inú àlàyé tó wà lókè yìí, a lè parí èrò sí pé ẹ̀rọ ooru kọ̀ọ̀kan ní ohun èlò kan pàtó tó ń ṣiṣẹ́. Omi ni ohun èlò tó ń ṣiṣẹ́ fún ẹ̀rọ steam, ohun èlò tó ń ṣiṣẹ́ fún ẹ̀rọ petirolu ni afẹ́fẹ́ àti epo petirolu, ohun èlò tó ń ṣiṣẹ́ fún ẹ̀rọ diesel ni afẹ́fẹ́ àti diesel. Ohun èlò tó ń ṣiṣẹ́ sábà máa ń gba ooru ní iwọ̀n otútù gíga (QH ) , ó máa ń ṣiṣẹ́ (W), lẹ́yìn náà ó máa ń tú ooru tó kù sílẹ̀ ní iwọ̀n otútù tó kéré síi (QL ) . Nítorí pé agbára wà ní ìpamọ́, nígbà náà Q H = W + Q L.
Lilo ẹ̀rọ ooru
Ìṣiṣẹ́ (e) ti ẹ̀rọ ooru ni ipin laarin iṣẹ́ (W) ti ẹ̀rọ naa ṣe ati titẹ ooru sinu ni iwọn otutu giga (Q H ). Ni ti iṣiro, a le kọ ọ́ bayi:
W ni èrè tí a ń rí gbà, nígbà tí QH ni iye owó tí a ń ná láti ra epo àti láti sun. Gẹ́gẹ́ bí ènìyàn tí ó máa ń fẹ́ láti rí èrè tó ga jùlọ àti iye owó tó kéré jùlọ, a nírètí pé èrè tí a ń rí (W) yóò bá iye owó tí a ń rí mu (QH). Ṣé ó ṣeé ṣe?
Ní ìbámu pẹ̀lú ìpamọ́ agbára, ooru tí a fi sínú rẹ̀ (QH ) gbọ́dọ̀ dọ́gba pẹ̀lú iṣẹ́ tí a ṣe (W) + ooru tí a tú jáde (QL ) . Ní ti ìṣirò:
Láti fi hàn pé ẹ̀rọ ooru ń ṣiṣẹ́ dáadáa gẹ́gẹ́ bí ìpín ogorun, ṣe ni kí o sọ ìwọ̀n ìṣedéédé náà di ìlọ́po 100%. Gẹ́gẹ́ bí ìlọ́po ìṣedéédé tí a kọ sí òkè yìí, bí ẹ̀rọ ooru bá ṣe ń kọ̀ ooru (Q L ) tó, bẹ́ẹ̀ náà ni kò ṣe ní ṣiṣẹ́ dáadáa tó. A fẹ́ kí ooru díẹ̀ tí a kò kọ̀ (Q L ) tó bá ṣeé ṣe. Síbẹ̀síbẹ̀, a sábà máa ń rí ìwọ̀n ooru (Q H ) gbà nípa sísun epo, èédú, gáàsì, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ (àwọn epo tí a sanwó fún).
Nítorí náà, gbogbo ẹ̀rọ ooru ni a ṣe láti jẹ́ kí ó ṣiṣẹ́ dáadáa tó bí ó ti ṣeé ṣe tó. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé a fẹ́ àǹfààní tó ga jùlọ láti inú owó tí kò pọ̀ tó, òtítọ́ ibẹ̀ ni pé àwọn ẹ̀rọ steam sábà máa ń ṣiṣẹ́ dáadáa tó 40%, nígbà tí àwọn ẹ̀rọ iná inú jẹ́ nǹkan bí 50%. Èyí túmọ̀ sí wípé ìdajì ooru tí epo iná ń mú jáde ni a ń ṣòfò. Ìdajì nìkan ni a ń yípadà sí agbára ẹ̀rọ.
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 1:
Ẹ̀rọ ooru kan máa ń gba 3000 Joules ti ooru (QH ) , ó máa ń ṣe iṣẹ́ (W) ó sì máa ń tú 2500 Joules ti ooru (QL) jáde . Kí ni iṣẹ́ ẹ̀rọ ooru náà?
Ifọrọwanilẹnuwo
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 2:
Ẹ̀rọ ooru kan máa ń gba 3000 Joules ti ooru (QH ) , ó máa ń ṣiṣẹ́ (W) ó sì máa ń tú 2000 Joules ti ooru (QL) jáde . Kí ni iṣẹ́ ẹ̀rọ ooru náà?
Ifọrọwanilẹnuwo
Àpẹẹrẹ ìbéèrè 3:
Ẹ̀rọ ooru kan máa ń gba 3000 Joules ti ooru (QH ) , ó máa ń ṣiṣẹ́ (W) ó sì máa ń tú 1500 Joules ti ooru (QL) jáde . Kí ni iṣẹ́ ẹ̀rọ ooru náà?
Ifọrọwanilẹnuwo
