Para construir uma máquina térmica que pode fazer o trabalho usando o calor, você precisa criar certas condições.Em primeiro lugar, o motor de calor para operar num modo cíclico, em que o número de processos termodinâmicos consecutivas para criar um loop.O resultado do gás de ciclo fechado num cilindro com um êmbolo móvel, funciona.Mas um ciclo para operar periodicamente o equipamento é pequeno, ele deve executar os ciclos repetidamente dentro de um determinado período de tempo.O trabalho total realizado durante o tempo especificado, na realidade, dividido pelo tempo dá um outro conceito importante - poder.
Em meados do século XIX criou os primeiros motores de calor.Eles são o trabalho, mas passar mais quantidade de calor produzido pela combustão do combustível.Foi então que os físicos teóricos perguntou: "Como funciona um gás na máquina térmica?Como obter a maior parte do trabalho com o mínimo de combustível? »
para realizar a análise do gás necessário para entrar todo o sistema de definições e conceitos.A coleção de todas as definições, e criou uma área de pesquisa conjunto, chamado de "Termodinâmica Engenharia".Em termodinâmica, foi adotado por um número de suposições, não prejudica as principais conclusões.Ferramentas corpo - efémera de gás (não existe), que pode ser comprimida ao volume zero, cujas moléculas não interagem.No ambiente natural, existem apenas gases reais, que têm propriedades bem definidas, indistinguíveis de um gás ideal.
Para visualizar um modelo de dinâmica de fluido de trabalho, foram oferecidas as leis da termodinâmica, que descrevem os processos termodinâmicos básicos, tais como:
- processo isocórico - um processo que é realizada sem alterar o volume do fluido de trabalho.Condições processo isocórico, v = const;
- processo isobárica - um processo que é realizado sem modificar a pressão no fluido de trabalho.Condições processo isobaric, P = const;
- isolados (isotérmico) processo - um processo que é realizado enquanto se mantém a temperatura a um determinado nível.Processo isotérmico, T = const;
- processo adiabático (adiabática, chamado calor de engenharia moderna) - um processo, executado no espaço sem troca de calor com o meio ambiente.Condições de processo adiabático, q = 0;
- processo politrópico - é o processo de síntese, o qual descreve todas as termodinâmicas processos mencionados acima, bem como todas as outras oportunidades para se engatar num cilindro com um êmbolo móvel.
Durante a criação dos primeiros motores de calor estava procurando um ciclo em que você pode obter a mais alta eficiência (eficiência).Sadi Carnot, examinando um conjunto de processos termodinâmicos, instintivamente veio para o desenvolvimento de seu ciclo, tem o seu nome - o ciclo de Carnot.Ele tem consistentemente realizada isotérmica, em seguida, o processo de compressão adiabática.O fluido de trabalho após estes processos tem uma margem de energia interna, mas o ciclo não foi concluído, por isso, o fluido expande de trabalho e executa processo de expansão isotérmica.Para completar o ciclo e retornar às configurações originais do fluido de trabalho é realizado processo de expansão adiabática.
Carnot mostrou que a eficiência no seu ciclo atinge um máximo e depende apenas da temperatura das duas isotermas.Quanto maior for a diferença entre eles, a eficiência térmica mais elevada de modo correspondente.As tentativas para criar um motor de calor do ciclo de Carnot e falhou.É um ciclo ideal, que não pode ser executada.Mas ele provou o princípio fundamental da segunda lei da impossibilidade de conseguir um emprego, igual aos custos de energia térmica.Ele fez uma série de definições para o segundo (lei) da termodinâmica, segundo a qual Rudolf Clausius introduziu o conceito de entropia.A principal conclusão de sua pesquisa - a entropia está aumentando, o que leva a térmica "morte".
conquista mais importante foi o entendimento do processo adiabatic Clausius, a entropia ao realizar as mudanças do fluido de trabalho.Portanto, o processo adiabático de Clausius - é s = const.Aqui s - representa a entropia, o que dá um outro nome para o processo é realizado sem o fornecimento ou a remoção de calor - processo isentrópica.O cientista estava procurando por um tal motor térmico ciclo, o que não ocorreu a um aumento na entropia.Mas, infelizmente, este não provou isso.Por isso eu deduzi que o motor térmico não pode ser criado em tudo.
Mas nem todos os pesquisadores têm sido configurado como pessimista.Eles estavam olhando para os ciclos reais de motores de calor.Como resultado de sua busca Nikolaus August Otto criou o seu motor de calor ciclo, que está agora a ser implementado em motores que funcionam com gasolina.Aqui, o processo executado por meio da compressão adiabática do corpo de trabalho e entrada de calor isocórica (combustão a volume constante), então há expansão adiabática (trabalho feito na forma de trabalho em aumentar o seu volume), e a remoção de calor isocórica.Primeiro motor de combustão interna Otto utilizados como gases combustíveis inflamáveis.Muitos foram, posteriormente, carburadores, que começaram a criar benzovozdushnoy mistura de vapores de ar e gasolina e alimentando-os para dentro do cilindro do motor inventado.
Em Otto mistura de combustível de ciclo é comprimido, de modo a quantidade de compressão que é relativamente pequena - mistura de combustível tende a detonar (explodir ao atingir a pressão e temperatura crítica).Por conseguinte, o trabalho no processo de compressão adiabática é relativamente baixo.Aqui temos introduzido um outro conceito: a taxa de compressão - a razão entre o volume total a proporção em volume.
Encontrar maneiras de aumentar a eficiência energética do combustível continuou.O aumento da eficiência visto no aumento da taxa de compressão.Rudolf Diesel desenvolveu o seu ciclo em que o fornecimento de calor é efectuado a uma pressão constante (no processo isobárica).Ele formou a base para os motores de ciclo diesel que utilizam combustíveis (também conhecido como combustível para motores diesel).O ciclo Diesel não é comprimida a mistura de combustível-ar e ar.Então eles dizem que o trabalho é feito em um processo adiabático.A temperatura e a pressão na extremidade de alta compressão, de modo que o bocal é realizado através da injecção de combustível.É misturado com ar quente, forma-se uma mistura de combustível.Queima-se, pois aumenta a energia interna do fluido de trabalho.Além disso a expansão do gás é na adiabática, acidente vascular cerebral comprometida.
tentativa de implementar o ciclo Diesel em motores de calor falhou, então Gustav Trinkler criado ciclo combinado Trinklera.E o seu uso em motores a diesel atuais.No ciclo do calor fornecido por Trinklera isochor, e, em seguida, as linhas isobáricas.Somente após isso é feito, o processo de expansão adiabática do fluido de trabalho.
Por analogia com o motor de calor do pistão e turbina funcionando.Mas o seu processo de remoção de calor no final da expansão adiabática útil do gás é executada por isobars.Para aviões com processo de turbina e turboélice adiabatic é realizada duas vezes durante a compressão e expansão.
Para justificar todos os conceitos fundamentais do processo adiabático foram propostas fórmulas.Parece quantidade importante, o chamado índice adiabático.Seu valor para um gás diatômico (oxigênio e nitrogênio - são os principais gases diatómicas presentes no ar) igual a 1,4.Para cálculo do índice adiabatic usado duas características interessantes, nomeadamente a capacidade de calor isobaric e isocórico do fluido de trabalho.A proporção de k = Cp / Cv - é o índice adiabático.
Por motores térmicos de ciclo teórico utilizado processo adiabático?Na verdade politrópico processo são realizadas, mas porque eles ocorrem em alta velocidade, feitos para assumir a ausência de permuta de calor com o meio ambiente.
90% da eletricidade é gerada por usinas termelétricas.Neles, é usado o vapor como fluido de trabalho.É obtido em água a ferver.Para aumentar a capacidade de trabalho de vapor, é sobreaquecido.Em seguida, o vapor sobreaquecido de alta pressão é fornecido para a turbina de vapor.Ele também cometeu um processo de steam expansão adiabática.Turbina começar a rolar, é transmitida ao gerador eléctrico.Isso, por sua vez, gera electricidade aos consumidores.As turbinas a vapor operar no ciclo de Rankine.Idealmente eficiência também está associada com um aumento da temperatura e pressão do vapor.
Como pode ser visto a partir do acima, o processo adiabático é muito comum na produção de energia eléctrica e mecânica.
