Per costruire una macchina termica che può fare il lavoro utilizzando il calore, è necessario creare alcune condizioni.Prima di tutto, il motore termico di operare in modo ciclico, in cui il numero di processi termodinamici consecutivi per creare un ciclo.Il risultato del gas ciclo racchiuso in un cilindro con pistone mobile, funziona.Ma un ciclo per periodicamente il funzionamento della macchina è piccola, si dovrebbe effettuare le fasi ripetutamente entro un certo tempo.Il lavoro totale svolto durante il tempo specificato, in realtà diviso per il tempo dà un altro concetto importante - potere.
A metà del XIX secolo ha creato le prime macchine termiche.Sono opera, ma passano più quantità di calore prodotto dalla combustione di combustibile.Fu allora che i fisici teorici hanno chiesto: "Come funziona un gas in macchina termica?Come ottenere la maggior parte del lavoro con il minimo di carburante? »
per eseguire l'analisi del gas necessario per entrare l'intero sistema di definizioni e concetti.La raccolta di tutte le definizioni, e ha creato un settore di ricerca complesso, denominato "Termodinamica".In termodinamica, è stato adottato da una serie di ipotesi, essa non pregiudica le conclusioni principali.Strumenti corpo - gas effimero (non esiste), che può essere compresso fino a volume zero le cui molecole non interagiscono.In un ambiente naturale, ci sono solo gas reali, che hanno proprietà ben definite, indistinguibili da un gas ideale.
Per visualizzare un modello della dinamica del fluido di lavoro, sono state offerte le leggi della termodinamica, che descrivono i processi termodinamici fondamentali quali:
- Isocora - un processo che viene effettuata senza modificare il volume del fluido di lavoro.Condizioni Isocora, v = const;
- trasformazione isobara - un processo che viene eseguita senza variazione della pressione nel fluido di lavoro.Condizioni trasformazione isobara, P = cost;
- isolamento (isoterma) processo - un processo eseguito mantenendo la temperatura ad un dato livello.Processo isotermico, T = cost;
- processo adiabatico (adiabatica, cosiddetto termotecnica moderna) - un processo, eseguito nello spazio senza scambio di calore con l'ambiente.Condizioni di processo adiabatico, q = 0;
- trasformazione politropica - è il processo di sintesi, che descrive tutti i processi termodinamici di cui sopra, così come tutte le altre opportunità per impegnarsi in un cilindro con un pistone mobile.
Durante la creazione delle prime macchine termiche erano alla ricerca di un ciclo in cui è possibile ottenere la massima efficienza (efficienza).Sadi Carnot, l'esame di una serie di processi termodinamici, istintivamente venuto allo sviluppo del suo ciclo, deve il suo nome - il ciclo di Carnot.Esso ha sempre eseguito isotermico, quindi il processo di compressione adiabatica.Il fluido di lavoro dopo questi processi ha un margine di energia interna, ma il ciclo non è stato completato, quindi si espande fluido di lavoro ed esegue processo di espansione isotermica.Per completare il ciclo e tornare alle impostazioni originali del fluido di lavoro viene eseguita processo di espansione adiabatica.
Carnot dimostrato che l'efficienza nel suo ciclo raggiunge un massimo e dipende solo dalla temperatura delle due isoterme.Maggiore è la differenza tra di loro, l'efficienza corrispondentemente termica superiore.I tentativi di creare un motore termico del ciclo di Carnot e fallito.È un ciclo ideale che non può essere eseguita.Ma ha dimostrato il principio fondamentale della seconda legge della impossibilità di trovare un lavoro, pari ai costi di energia termica.Ha fatto un certo numero di definizioni al secondo (legge della termodinamica), secondo la quale Rudolf Clausius ha introdotto il concetto di entropia.La conclusione principale della sua ricerca - l'entropia è in aumento, il che porta a termico "morte".
risultato più importante è stata la comprensione del processo adiabatico Clausius, l'entropia quando si eseguono le modifiche di lavoro fluido.Pertanto, il processo adiabatico Clausius - è s = cost.Qui s - è l'entropia, che dà un altro nome per il processo avviene senza fornitura o la rimozione del calore - trasformazione isoentropica.Lo scienziato cercava un tale motore termico ciclo, che non si è verificato un aumento di entropia.Ma, purtroppo, questo non ha dimostrato di esso.Perciò ho dedotto che il motore termico non può essere creata a tutti.
Ma non tutti i ricercatori sono stati configurati come pessimista.Cercavano i cicli reali di motori termici.Come risultato della loro ricerca Nikolaus August Otto creato il suo ciclo motore termico, che viene ora attuata in motori a benzina.Qui, il processo eseguito dal compressione adiabatica del corpo di lavoro e apporto termico isocoro (combustione a volume costante), poi ci sono espansione adiabatica (lavoro svolto nel mezzo di lavoro aumentando in volume), e la rimozione del calore isocoro.Primo motore a combustione interna Otto utilizzato come gas combustibili infiammabili.Molti sono stati poi inventato carburatori, che ha cominciato a creare benzovozdushnoy miscela di vapori di aria e benzina e li alimentano nel cilindro del motore.
Entra Otto miscela di carburante ciclo viene compressa, quindi la quantità di compressione è relativamente piccolo - miscela tende a esplodere (esplodere una volta raggiunta la pressione critica e temperatura).Pertanto, il lavoro nel processo di compressione adiabatica è relativamente basso.Qui abbiamo introdotto un altro concetto: il rapporto di compressione - il rapporto tra il volume totale in rapporto al volume.
Trovare modi per aumentare l'efficienza energetica del carburante continua.Maggiore efficienza visto per aumentare il rapporto di compressione.Rudolf Diesel sviluppato il suo ciclo in cui viene effettuata la fornitura di calore a pressione costante (nel processo isobarica).Ha costituito la base per i motori a ciclo utilizzando gasolio (noto anche come combustibile diesel).Il ciclo Diesel non è compresso miscela carburante-aria e aria.Così dicono il lavoro è svolto in un processo adiabatico.La temperatura e la pressione di fine compressione elevata, così l'ugello avviene attraverso l'iniezione del carburante.Esso viene miscelato con aria calda, si forma una miscela combustibile.Si brucia, aumenta l'energia interna del fluido di lavoro.Ulteriore espansione del gas è sulla corsa adiabatica, impegnata.
tentativo di attuare il ciclo diesel in motori termici fallito, così Gustav Trinkler creato combinato ciclo Trinklera.E il suo uso in motori diesel attuali.Nel ciclo del calore fornito da Trinklera isochor, e poi sulle isobare.Solo dopo questa operazione, processo di espansione adiabatica del fluido di lavoro.
Per analogia con il motore termico pistone e turbina a lavorare.Ma il loro processo di rimozione del calore al termine dell'espansione adiabatica utile del gas è effettuata da isobare.Per i velivoli con turbina e turboelica adiabatica processo viene eseguito due volte durante la compressione ed espansione.
Per giustificare tutti i concetti fondamentali del processo adiabatico sono state proposte formule.Appare quantità importante, chiamato indice adiabatica.Il suo valore per un gas biatomico (ossigeno e azoto - sono i principali gas biatomici presenti nell'aria) pari a 1,4.Per calcolare l'indice adiabatica utilizzato due caratteristiche interessanti, cioè isobarica e isocora capacità termica del fluido di lavoro.Il rapporto tra k = Cp / Cv - è l'indice adiabatica.
Perché motori termici a ciclo teorico utilizzato processo adiabatico?Effettivamente processo politropico vengono eseguite, ma perché avvengono ad alta velocità, fatta assumere l'assenza di scambio termico con l'ambiente.
90% dell'energia elettrica è generata da centrali termoelettriche.In essi viene utilizzato come il vapore fluido di lavoro.Si ottiene in acqua bollente.Per aumentare la capacità di lavoro del vapore, è surriscaldato.Poi, il vapore surriscaldato ad alta pressione viene alimentato alla turbina a vapore.Ha anche commesso un vapore di processo di espansione adiabatica.Turbina ottiene laminazione, viene trasmesso al generatore elettrico.Che, a sua volta, genera energia elettrica per i consumatori.Turbine a vapore operano sul ciclo Rankine.Idealmente efficienza è anche associata ad un aumento di temperatura e pressione del vapore.
Come visto in precedenza, il processo adiabatico è molto comune nella produzione di energia meccanica ed elettrica.
