Láti ṣàlàyé àwọn ìlànà thermodynamic tí a kò le ṣàtúnṣe, àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ṣe àgbékalẹ̀ òfin kejì ti thermodynamics. Òfin kejì ti thermodynamics ṣàlàyé àwọn ìlànà tí ó lè ṣẹlẹ̀ ní àgbáyé àti àwọn ìlànà tí kò lè ṣẹlẹ̀. Onímọ̀ sáyẹ́ǹsì kan tí orúkọ rẹ̀ ń jẹ́ RJE Clausius (1822-1888) sọ gbólóhùn yìí:
Nípa ti ara, ooru a máa gbé láti àwọn ohun tí ó ní iwọ̀n otútù gíga sí àwọn ohun tí ó ní iwọ̀n otútù kékeré; nípa ti ara, ooru kì í yípadà láti àwọn ohun tí ó ní iwọ̀n otútù kékeré sí àwọn ohun tí ó ní iwọ̀n otútù gíga (Òfin Kejì ti thermodynamics—Gbólóhùn Clausius).
Ọ̀rọ̀ Clausius jẹ́ ọ̀kan lára àwọn gbólóhùn pàtàkì ti òfin kejì ti thermodynamics. A pè é ní gbólóhùn pàtàkì nítorí pé ó kan ìlànà kan ṣoṣo, tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ìgbésẹ̀ ooru. Níwọ́n ìgbà tí gbólóhùn yìí kò bá àwọn ìlànà mìíràn mu, a nílò gbólóhùn gbogbogbòò. Ìdàgbàsókè gbólóhùn gbogbogbòò ti òfin kejì ti thermodynamics da lórí ìkẹ́kọ̀ọ́ àwọn ẹ̀rọ ooru. Nítorí náà, a jíròrò ooru ẹ̀rọ ní àkọ́kọ́.
Enjini igbona
Pupọ ninu agbara ti a nlo wa lati inu agbara kemikali ti o wa ninu epo petirolu, gaasi, ati edu. Agbara kemikali ti a lo lati lo taara gbọdọ jẹ akọkọ sun. Nigbagbogbo, sisun awọn epo fosil (epo, gaasi, ati edu) n mu ooru jade. Ooru le ṣee lo taara lati se ounjẹ, yara igbona. Lati gbe nkan kan (bii gbigbe ọkọ ayọkẹlẹ), a gbọdọ yi ooru pada si agbara kinetic tabi agbara mekaniki (agbara mekaniki = agbara agbara + agbara kinetik).
Wọ́n ṣàwárí ohun èlò kan tí ó ń lo ooru láti ṣe iṣẹ́ ní ọdún 1700. Ẹ̀rọ ìgbóná ni. A kọ́kọ́ lo ẹ̀rọ ìgbóná láti fa omi jáde láti inú ibi ìwakùsà èédú.
Lílo àwọn ẹ̀rọ ìgbóná ooru jẹ́ nítorí pé ìgbóná ooru lè gbé nǹkan. Àwọn ẹ̀rọ ìgbóná ooru ní ẹ̀rọ ìgbóná ooru (ẹ̀rọ ìgbóná ooru jẹ́ ohun èlò fún yíyí ooru padà sí agbára ẹ̀rọ). Nísinsìnyí, a ń lo ẹ̀rọ ìgbóná ooru láti ṣe agbára iná mànàmáná. Àwọn ẹ̀rọ ìgbóná òde òní jẹ́ àwọn ẹ̀rọ ìgbóná inú bíi ẹ̀rọ ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́, ẹ̀rọ alùpùpù, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ.
Èrò pàtàkì tí ó wà lẹ́yìn lílo àwọn ẹ̀rọ ooru ni pé a lè yí ìgbóná padà sí agbára ẹ̀rọ tí a bá jẹ́ kí ooru ṣàn láti inú ooru gíga sí iwọ̀n otútù kékeré. Nígbà tí a bá ń ṣe èyí, a máa yí ooru kan padà sí agbára ẹ̀rọ (a máa ń lo ooru kan láti ṣe iṣẹ́ náà), a máa ń tú ooru kan jáde ní àwọn ibi tí iwọ̀n otútù kékeré wà. Ìlànà yíyí ìrísí agbára àti ìyípadà agbára nínú ẹ̀rọ ooru náà dà bí àwòrán yìí.
Iwọn otutu giga (T)H) ati iwọn otutu kekere (TL) ni a npe ni iwọn otutu iṣiṣẹ ẹrọ. QH ooru ni ó ń ṣàn láti inú igbóná gíga, nígbàtí Q jẹ́L ooru ni ó ń ṣàn lọ sí ibi tí ooru kò pọ̀ sí. Nígbà tí ooru bá ń ṣàn láti inú ooru gíga sí iwọ̀n otútù kékeré, ooru kan a máa yípadà sí agbára ẹ̀rọ (tí a máa ń lò láti ṣiṣẹ́), a máa ń kó ooru kan dànù gẹ́gẹ́ bí QLGbogbo ooru ko le yipada si iṣẹ (W), ooru nigbagbogbo wa ti o n tu silẹ (QL) Nítorí náà, ní ìbámu pẹ̀lú ìpamọ́ agbára, QH = W + QL.
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ ẹ̀rọ ooru ló wà, títí kan ẹ̀rọ steam àti ẹ̀rọ iná inú.
Enjini Steam
Àwọn ẹ̀rọ ìgbóná omi ń lo ìgbóná omi gẹ́gẹ́ bí ohun èlò ìyípadà ooru. Ìgbóná omi ni ó ń ṣiṣẹ́. Oríṣi ẹ̀rọ ìgbóná omi méjì ló wà: àwọn ẹ̀rọ ìgbóná omi àti àwọn ẹ̀rọ ìgbóná omi turbine. Apẹẹrẹ ẹ̀rọ yìí yàtọ̀, ṣùgbọ́n àwọn irú ẹ̀rọ ìgbóná omi méjì yìí ń lo ìgbóná omi tí a ń gbóná nípa lílo epo, gáàsì, èédú tàbí agbára átọ́míìkì.
Awọn Ẹrọ Ijona Inu
Àwọn ẹ̀rọ alùpùpù àti ẹ̀rọ ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ jẹ́ àpẹẹrẹ àwọn ẹ̀rọ ìjóná inú. A ń pè é ní ẹ̀rọ ìjóná inú nítorí pé ìlànà ìjóná máa ń wáyé nínú àwọn sílíńdà tí a ti pa. Wíwà ẹ̀rọ ìjóná inú jẹ́ àbájáde èrò ìmọ̀ ẹ̀rọ ti ìfúnpọ̀ adiabatic àti ìfẹ̀sí.
Lilo ẹ̀rọ ooru
Ìṣiṣẹ́ ẹ̀rọ ooru (e) jẹ́ àfiwé láàárín iṣẹ́ (W) tí ẹ̀rọ náà ń ṣe pẹ̀lú ìtẹ̀síwájú Ooru ní iwọ̀n otútù gíga (QH ).
W ni èrè tí a gbà, nígbà tí Q H jẹ́ iye owó tí a ná láti ra àti láti sun epo. Gẹ́gẹ́ bí ènìyàn tí ó máa ń fẹ́ láti jèrè èrè tó pọ̀ jùlọ àti iye owó tí ó kéré jùlọ nígbà gbogbo, a nírètí pé èrè tí ó pọ̀ sí i (W) bá iye owó tí a ná mu (Q H ). Ṣé ó lè ṣẹlẹ̀?
Da lori itoju agbara, ooru (QH ) gbọdọ dọgba pẹlu iṣẹ (W) + ooru ti a tu silẹ (QL ).
Fi W rọ́pò nínú ìfojúsùn 1 pẹ̀lú W nínú ìfojúsùn 2
Èyí ni ìfojúsùn ti ìṣiṣẹ́ ẹ̀rọ ooru.
Ibeere 1:
Ẹ̀rọ ooru kan máa ń gba ooru Joules 3000 (Q H ) wọlé, ó máa ń ṣiṣẹ́ (W) ó sì máa ń mú ooru Joules 2500 (Q L ) kúrò. Ṣírò bí ooru ẹ̀rọ náà ṣe ń ṣiṣẹ́ dáadáa.
ojutu
Lilo ẹ̀rọ ooru = 17%.
Ibeere 2:
Ẹ̀rọ ooru kan máa ń gba ooru Joule 3000 (Q H ), ó máa ń ṣiṣẹ́ (W) ó sì máa ń yọ ooru Joule 2000 (Q L ) kúrò. Ṣírò bí ẹ̀rọ ooru náà ṣe ń ṣiṣẹ́ tó.
ojutu
Lilo ẹ̀rọ ooru = 34%.
Ibeere 3:
Ẹ̀rọ ooru kan máa ń gba 3000 Joules ti ooru (QH ) , ó máa ń ṣiṣẹ́ (W) ó sì máa ń tú tó 1500 Joules ti ooru (QL) jáde . Ṣàyẹ̀wò bí ẹ̀rọ ooru ṣe ń ṣiṣẹ́ tó?
ojutu
Lilo ẹ̀rọ ooru = 50%.
