Untuk membangun sebuah mesin thermal yang dapat melakukan pekerjaan dengan menggunakan panas, Anda perlu menciptakan kondisi tertentu.Pertama-tama, mesin panas untuk beroperasi dalam mode siklik, di mana jumlah proses termodinamika berturut-turut untuk membuat lingkaran.Hasil gas siklus tertutup dalam silinder dengan piston bergerak, tidak bekerja.Tapi satu siklus untuk mengoperasikan mesin secara berkala kecil, harus melakukan siklus berulang dalam waktu tertentu.Total pekerjaan yang dilakukan selama waktu yang ditentukan, dalam kenyataannya dibagi dengan waktu memberikan konsep penting lain - kekuasaan.
Di pertengahan abad XIX menciptakan mesin panas pertama.Mereka adalah pekerjaan, tapi menghabiskan jumlah lebih dari panas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar.Saat itulah fisikawan teoritis bertanya: "Sebagai gas karya dalam mesin termal?Cara mendapatkan pekerjaan yang paling dengan minimal bahan bakar? ยป
untuk melakukan analisis gas yang dibutuhkan untuk memasuki seluruh sistem definisi dan konsep.Koleksi semua definisi, dan menciptakan daerah penelitian secara keseluruhan, yang disebut "Teknik Termodinamika".Dalam termodinamika, diadopsi oleh sejumlah asumsi, itu tidak mengurangi kesimpulan utama.Alat tubuh - gas fana (tidak ada), yang dapat dikompresi dengan volume nol yang molekul tidak berinteraksi.Dalam lingkungan alam, hanya ada gas nyata, yang memiliki sifat yang terdefinisi dengan baik, tidak bisa dibedakan dari gas ideal.
Untuk melihat model dinamika fluida kerja, telah ditawarkan hukum termodinamika, yang menggambarkan proses termodinamika dasar seperti:
- proses isochoric - sebuah proses yang dilakukan tanpa mengubah volume fluida kerja.Kondisi isochoric proses, v = konstan;
- isobarik proses - proses yang dilakukan tanpa mengubah tekanan dalam cairan bekerja.Kondisi proses isobarik, P = konstan;
- terisolasi (isotermal) proses - proses yang dilakukan dengan tetap menjaga suhu pada tingkat tertentu.Proses isotermal, T = konstan;
- proses adiabatik (adiabatik, disebut rekayasa panas modern) - sebuah proses, dilakukan di ruang tanpa pertukaran panas dengan lingkungan.Kondisi proses adiabatik, q = 0;
- proses politropis - itu adalah proses sintesis, yang menggambarkan semua proses yang termodinamika yang disebutkan di atas, serta semua kesempatan lain untuk terlibat dalam silinder dengan piston bergerak.
Selama penciptaan mesin panas pertama sedang mencari siklus di mana Anda bisa mendapatkan efisiensi tertinggi (efisiensi).Sadi Carnot, memeriksa serangkaian proses termodinamika, secara naluriah datang untuk pengembangan siklus, mendapat namanya - siklus Carnot.Ini telah secara konsisten dilakukan isotermal, maka proses kompresi adiabatik.Fluida kerja setelah proses ini memiliki margin energi internal, tetapi siklus belum selesai, sehingga mengembang fluida kerja dan melakukan proses ekspansi isotermal.Untuk melengkapi siklus dan kembali ke pengaturan awal dari fluida kerja dilakukan proses ekspansi adiabatik.
Carnot membuktikan bahwa efisiensi dalam siklus mencapai maksimum dan hanya bergantung pada suhu dua isoterm.Semakin tinggi perbedaan antara mereka, efisiensi yang lebih tinggi Sejalan termal.Upaya untuk membuat mesin panas dari siklus Carnot dan gagal.Ini adalah siklus yang ideal yang tidak dapat dilakukan.Namun ia membuktikan prinsip utama dari hukum kedua ketidakmungkinan mendapatkan pekerjaan, sama dengan biaya energi termal.Hal itu membuat sejumlah definisi untuk kedua (hukum) termodinamika, yang menurut Rudolf Clausius memperkenalkan konsep entropi.Kesimpulan utama dari penelitian - entropi meningkat, yang menyebabkan termal "kematian."
pencapaian paling penting adalah pemahaman tentang proses adiabatik Clausius, entropi saat melakukan perubahan fluida kerja.Oleh karena itu, proses adiabatik Clausius - adalah s = const.Berikut s - adalah entropi, yang memberi nama lain untuk proses ini dilakukan tanpa pasokan atau penghapusan panas - proses isentropik.Ilmuwan sedang mencari seperti mesin panas siklus, yang tidak terjadi peningkatan entropi.Tapi, sayangnya, ini telah gagal untuk membangun itu.Oleh karena itu saya menyimpulkan bahwa mesin panas tidak dapat dibuat sama sekali.
Tapi tidak semua peneliti telah dikonfigurasi sebagai pesimis.Mereka mencari siklus sebenarnya mesin panas.Sebagai hasil dari pencarian mereka Nikolaus August Otto menciptakan mesin siklus panas, yang sekarang sedang dilaksanakan di mesin yang berjalan pada bensin.Di sini, proses yang dilakukan oleh kompresi adiabatik tubuh bekerja dan masukan panas isochoric (pembakaran pada volume konstan), maka ada ekspansi adiabatik (kerja yang dilakukan di media bekerja peningkatan volume), dan pembuangan panas isochoric.Mesin pembakaran internal pertama Otto digunakan sebagai bahan bakar gas yang mudah terbakar.Banyak yang kemudian diciptakan karburator, yang mulai menciptakan campuran benzovozdushnoy udara dan bensin uap dan memberi mereka makan ke dalam silinder mesin.
Dalam Otto campuran bahan bakar siklus dikompresi, sehingga jumlah kompresi relatif kecil - campuran bahan bakar cenderung untuk meledakkan (meledak setelah mencapai tekanan dan temperatur kritis).Oleh karena itu, pekerjaan dalam proses kompresi adiabatik relatif rendah.Di sini kita telah memperkenalkan konsep lain: rasio kompresi - rasio total volume rasio volume.
Menemukan cara untuk meningkatkan efisiensi energi dari bahan bakar terus.Peningkatan efisiensi dilihat dalam meningkatkan rasio kompresi.Rudolf Diesel mengembangkan siklus di mana pasokan panas dilakukan pada tekanan konstan (dalam proses isobarik).Ini membentuk dasar untuk mesin siklus menggunakan bahan bakar diesel (juga dikenal sebagai bahan bakar diesel).Siklus Diesel tidak dikompresi campuran bahan bakar-udara dan udara.Jadi mereka mengatakan pekerjaan dilakukan dalam suatu proses adiabatik.Suhu dan tekanan pada akhir kompresi tinggi, sehingga nozzle dilakukan melalui injeksi bahan bakar.Dicampur dengan udara panas, membentuk campuran yang mudah terbakar.Luka bakar, meningkatkan energi internal fluida kerja.Perluasan lebih lanjut dari gas adalah pada adiabatik, berkomitmen stroke.
upaya untuk menerapkan siklus Diesel di mesin panas gagal, sehingga Gustav Trinkler dibuat gabungan siklus Trinklera.Dan penggunaannya dalam mesin diesel saat ini.Dalam siklus panas yang disediakan oleh Trinklera isochor, dan kemudian pada isobar.Hanya setelah ini dilakukan, proses ekspansi adiabatik dari fluida kerja.
Dengan analogi dengan mesin panas piston dan turbin bekerja.Tetapi proses mereka menghilangkan panas pada akhir ekspansi adiabatik berguna gas dilakukan oleh isobar.Untuk pesawat terbang dengan proses turbin dan turboprop adiabatik dilakukan dua kali selama kompresi dan ekspansi.
Untuk membenarkan semua konsep dasar proses adiabatik telah diusulkan formula.Tampaknya kuantitas penting, disebut indeks adiabatik.Nilai untuk gas diatomik (oksigen dan nitrogen - adalah gas diatomik utama hadir di udara) sebesar 1,4.Untuk menghitung indeks adiabatik menggunakan dua karakteristik yang menarik, yaitu kapasitas panas isobarik dan isochoric dari cairan kerja.Rasio k = Cp / Cv - adalah indeks adiabatik.
Mengapa mesin panas siklus teoritis digunakan proses adiabatik?Sebenarnya proses politropis dilakukan, tetapi karena mereka terjadi pada kecepatan tinggi, dibuat untuk mengasumsikan tidak adanya pertukaran panas dengan lingkungan.
90% dari listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik termal.Di dalamnya digunakan sebagai uap fluida kerja.Hal ini diperoleh pada air mendidih.Untuk meningkatkan kapasitas kerja uap, itu adalah superheated.Kemudian, tekanan tinggi uap superheated dipasok ke turbin uap.Hal ini juga dilakukan proses ekspansi uap adiabatik.Turbin akan bergulir, itu ditransmisikan ke generator listrik.Itu, pada gilirannya, menghasilkan listrik untuk konsumen.Turbin uap beroperasi pada siklus Rankine.Idealnya efisiensi juga berhubungan dengan peningkatan suhu dan tekanan uap.
Seperti yang terlihat dari atas, proses adiabatik sangat umum dalam produksi energi mekanik dan listrik.
