ሙቀትን በመጠቀም ስራ የሚሰራ የሙቀት ሞተር ለመስራት የተወሰኑ ቅድመ ሁኔታዎችን መፍጠር ያስፈልግዎታል። በመጀመሪያ ደረጃ, የሙቀት ሞተር በሳይክል ሁነታ መስራት አለበት, ተከታታይ ተከታታይ ቴርሞዳይናሚክ ሂደቶች ዑደት ይፈጥራሉ. በዑደቱ ምክንያት ተንቀሳቃሽ ፒስተን ባለው ሲሊንደር ውስጥ የተዘጋው ጋዝ ይሠራል። ነገር ግን አንድ ዑደት በየጊዜው ለሚሠራ ማሽን በቂ አይደለም, ለተወሰነ ጊዜ ዑደቶችን ደጋግሞ ማከናወን አለበት. በእውነታው ውስጥ በተሰጠው ጊዜ ውስጥ የተከናወነው ጠቅላላ ሥራ በጊዜ ተከፋፍሎ ሌላ ጠቃሚ ጽንሰ-ሐሳብ ይሰጣል - ኃይል.
በ19ኛው ክፍለ ዘመን አጋማሽ ላይ የመጀመሪያዎቹ የሙቀት ሞተሮች ተፈጠሩ። ሥራ ሠርተዋል, ነገር ግን ከነዳጅ ማቃጠል የተገኘውን ከፍተኛ መጠን ያለው ሙቀት አውጥተዋል. በዚያን ጊዜ ነበር የንድፈ ፊዚክስ ሊቃውንት “ጋዝ በሙቀት ሞተር ውስጥ እንዴት ይሠራል? በትንሹ የነዳጅ አጠቃቀም ከፍተኛ አፈጻጸም እንዴት ማግኘት ይቻላል?"
የጋዝ ሥራን ትንተና ለማካሄድ አጠቃላይ የትርጓሜዎችን እና ጽንሰ-ሐሳቦችን ማስተዋወቅ አስፈላጊ ነበር። የሁሉም ትርጓሜዎች አጠቃላይ አጠቃላይ ሳይንሳዊ አቅጣጫ ፈጠረ ፣ እሱም ተቀበለርዕስ: "ቴክኒካዊ ቴርሞዳይናሚክስ". በቴርሞዳይናሚክስ ውስጥ, ከዋናው መደምደሚያዎች በምንም መልኩ የማይቀንሱ በርካታ ግምቶች ተደርገዋል. የሚሠራው ፈሳሽ ወደ ዜሮ መጠን ሊጨመቅ የሚችል ኤፊሜራል ጋዝ (በተፈጥሮ ውስጥ የለም), ሞለኪውሎቹ እርስ በርስ የማይገናኙ ናቸው. በተፈጥሮ ውስጥ ከተገቢው ጋዝ የሚለዩ በደንብ የተገለጹ ባህሪያት ያላቸው እውነተኛ ጋዞች ብቻ ናቸው.
የስራ ፈሳሹን ተለዋዋጭነት ሞዴሎችን ከግምት ውስጥ ለማስገባት የቴርሞዳይናሚክስ ህጎች ቀርበዋል፣ ይህም እንደ ዋና ዋና ቴርሞዳይናሚክስ ሂደቶችን ይገልፃል፡
- አይሶኮሪክ ሂደት የስራ ፈሳሹን መጠን ሳይቀይር የሚከናወን ሂደት ነው። Isochoric ሂደት ሁኔታ፣ v=const;
- የአይሶባሪክ ሂደት በስራ ፈሳሽ ውስጥ ያለውን ግፊት ሳይቀይር የሚደረግ ሂደት ነው። የኢሶባሪክ ሂደት ሁኔታ፣ P=const;
- የኢሶተርማል (ኢሶተርማል) ሂደት የሙቀት መጠኑን በተወሰነ ደረጃ ጠብቆ በማቆየት የሚከናወን ሂደት ነው። የኢሶተርማል ሂደት ሁኔታ፣ T=const;
- አዲያባቲክ ሂደት (አዲያባቲክ፣ ዘመናዊ የሙቀት መሐንዲሶች እንደሚሉት) ከአካባቢው ጋር ያለ ሙቀት ልውውጥ በህዋ ላይ የሚደረግ ሂደት ነው። የአዲያባቲክ ሂደት ሁኔታ፣ q=0;
- ፖሊትሮፒክ ሂደት - ይህ ከላይ የተጠቀሱትን ቴርሞዳይናሚክስ ሂደቶችን እና እንዲሁም ተንቀሳቃሽ ፒስተን ባለው ሲሊንደር ውስጥ ሊከናወኑ የሚችሉትን ሁሉ የሚገልፅ አጠቃላይ ሂደት ነው።
የመጀመሪያዎቹ የሙቀት ሞተሮች ሲፈጠሩ ከፍተኛውን ብቃት የሚያገኙበትን ዑደት ይፈልጉ ነበር።(ቅልጥፍና)። ሳዲ ካርኖት የቴርሞዳይናሚክ ሂደቶችን አጠቃላይነት በመመርመር በፍላጎት ወደ የራሱ ዑደት እድገት መጣ ፣ እሱም ስሙን የተቀበለ - የካርኖት ዑደት። በቅደም ተከተል ኢሶተርማልን, ከዚያም የ adiabatic compression ሂደትን ያከናውናል. እነዚህን ሂደቶች ከፈጸሙ በኋላ የሚሠራው ፈሳሽ የውስጥ ሃይል ክምችት አለው, ነገር ግን ዑደቱ ገና አልተጠናቀቀም, ስለዚህ ፈሳሹ ይስፋፋል እና የኢሶተርማል ማስፋፋት ሂደትን ያከናውናል. ዑደቱን ለማጠናቀቅ እና ወደ የስራ ፈሳሹ የመጀመሪያ ግቤቶች ለመመለስ፣ የ adiabatic የማስፋፊያ ሂደት ይከናወናል።
ካርኖት በዑደቱ ውስጥ ያለው ቅልጥፍና ከፍተኛው ደረጃ ላይ እንደሚደርስ እና በሁለቱ ኢሶተርሞች የሙቀት መጠን ላይ ብቻ እንደሚወሰን አረጋግጧል። በመካከላቸው ያለው ልዩነት ከፍ ባለ መጠን, ተመጣጣኝ ከፍተኛ የሙቀት ቅልጥፍና. በካርኖት ዑደት መሰረት የሙቀት ሞተር ለመፍጠር የተደረገው ሙከራ አልተሳካም። ይህ ሊሟላ የማይችል ተስማሚ ዑደት ነው. ነገር ግን ከሙቀት ኃይል ዋጋ ጋር እኩል የሆነ ሥራ ማግኘት የማይቻል ስለመሆኑ የሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ ዋና መርህ አረጋግጧል. ለሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በርካታ ትርጓሜዎች ተዘጋጅተዋል፣ በዚህ መሰረት ሩዶልፍ ክላውስየስ የኢንትሮፒን ጽንሰ-ሀሳብ አስተዋወቀ። የጥናቱ ዋና መደምደሚያ ኢንትሮፒ (ኢንትሮፒ) በየጊዜው እየጨመረ በመምጣቱ ወደ ሙቀት "ሞት" ይመራል.
የክላውሲየስ በጣም አስፈላጊ ስኬት የ adiabatic ሂደትን ምንነት መረዳቱ ሲሆን በሚሰራበት ጊዜ የሚሠራው ፈሳሽ ኢንትሮፒ አይለወጥም። ስለዚህ, ክላውሲየስ እንደሚለው, የ adiabatic ሂደት s=const ነው. እዚህ s ኤንትሮፒ (ኢንትሮፒ) ነው, ይህም የሙቀት አቅርቦትን ወይም ሙቀትን ሳያስወግድ ለሂደቱ ሌላ ስም ይሰጣል, የ isentropic ሂደት. ሳይንቲስቱ ፈልጎ ነበር።የኢንትሮፒ መጨመር በማይኖርበት የሙቀት ሞተር እንዲህ ያለ ዑደት. ግን በሚያሳዝን ሁኔታ, ይህን ማድረግ አልቻለም. ስለዚህ የሙቀት ሞተር ጨርሶ ሊፈጠር እንደማይችል ወስኗል።
ነገር ግን ሁሉም ተመራማሪዎች በጣም ተስፋ አስቆራጭ አልነበሩም። ለሙቀት ሞተሮች እውነተኛ ዑደቶችን ይፈልጉ ነበር. በፍለጋቸው ምክንያት ኒኮላስ ኦገስት ኦቶ አሁን በነዳጅ ሞተሮች ውስጥ የሚተገበረውን የሙቀት ሞተር የራሱን ዑደት ፈጠረ። እዚህ, ሥራ ፈሳሽ እና isochoric ሙቀት አቅርቦት (ቋሚ የድምጽ መጠን ላይ ነዳጅ ለቃጠሎ) መካከል adiabatic ሂደት መጭመቂያ, ከዚያም adiabatic ማስፋፊያ (ሥራ በውስጡ የድምጽ መጠን እየጨመረ ሂደት ውስጥ ያለውን የሥራ ፈሳሽ ተከናውኗል) እና isochoric ተከናውኗል. ሙቀትን ማስወገድ. የኦቶ ዑደት የመጀመሪያዎቹ የውስጥ ማቃጠያ ሞተሮች ተቀጣጣይ ጋዞችን እንደ ነዳጅ ይጠቀሙ ነበር። ብዙ ቆይቶ ካርቡረተሮች ተፈለሰፉ ይህም አየር ከቤንዚን መትነን ጋር ቤንዚን-አየር ድብልቆችን መፍጠር እና ለኤንጂን ሲሊንደር ማቅረብ ጀመረ።
በኦቶ ዑደት ውስጥ የሚቀጣጠለው ድብልቅ ይጨመቃል, ስለዚህ መጭመቂያው በአንጻራዊ ሁኔታ ትንሽ ነው - የሚቀጣጠለው ድብልቅ ወደ ፍንዳታ (ወሳኝ ግፊቶች እና የሙቀት መጠኖች ሲደርሱ ይፈነዳል). ስለዚህ, በ adiabatic compression ሂደት ውስጥ ያለው ሥራ በአንጻራዊ ሁኔታ ሲታይ አነስተኛ ነው. ሌላ ጽንሰ-ሀሳብ እዚህ ጋር አስተዋውቋል፡ የመጨመቂያው ጥምርታ የጠቅላላ የድምጽ መጠን እና የጨመቁ መጠን ጥምርታ ነው።
የነዳጅ ሃይል ውጤታማነትን ለመጨመር መንገዶችን ፍለጋው ቀጥሏል። የውጤታማነት መጨመር በጨመቁ ጥምርታ መጨመር ታይቷል. ሩዶልፍ ዲሴል ሙቀቱ የሚቀርብበትን የራሱን ዑደት ፈጠረበቋሚ ግፊት (በ isobaric ሂደት). የእሱ ዑደት በናፍጣ ነዳጅ (የናፍታ ነዳጅ ተብሎም ይጠራል) በመጠቀም ሞተሮችን መሠረት አደረገ። የዲሴል ዑደት የሚቀጣጠለውን ድብልቅ አይጨምቀውም, ነገር ግን አየር. ስለዚህ ሥራ በአድያባቲክ ሂደት ውስጥ እንደሚሠራ ይነገራል. በጨመቁ መጨረሻ ላይ ያለው የሙቀት መጠን እና ግፊት ከፍተኛ ነው, ስለዚህ ነዳጅ በመርፌዎቹ ውስጥ ይጣላል. ከሙቀት አየር ጋር ይደባለቃል, ተቀጣጣይ ድብልቅ ይፈጥራል. የሚሠራው ፈሳሽ ውስጣዊ ጉልበት እየጨመረ ሲሄድ ይቃጠላል. በተጨማሪም የጋዙ መስፋፋት ከአዲያባቲክ ጋር አብሮ ይሄዳል፣የሚሰራ ምት ይሠራል።
የዲሴል ዑደቱን በሙቀት ሞተሮች ውስጥ ለመተግበር የተደረገው ሙከራ አልተሳካም፣ ስለዚህ ጉስታቭ ትሪንክለር ጥምር ትሪንክለር ዑደትን ፈጠረ። ዛሬ በናፍታ ሞተሮች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል. በTrinkler ዑደት ውስጥ, ሙቀት በ isochore እና ከዚያም በ isobar በኩል ይቀርባል. ከዚያ በኋላ ብቻ የስራ ፈሳሹን የማስፋፋት የ adiabatic ሂደት ይከናወናል።
በተለዋዋጭ የሙቀት ሞተሮች በማነፃፀር ተርባይን ሞተሮችም ይሰራሉ። ነገር ግን በእነሱ ውስጥ, የጋዝ ጠቃሚው የ adiabatic መስፋፋት ከተጠናቀቀ በኋላ ሙቀትን የማስወገድ ሂደት በ isobar ላይ ይከናወናል. በጋዝ ተርባይን እና ቱርቦፕሮፕ ሞተሮች ባላቸው አውሮፕላኖች ላይ፣ የ adiabatic ሂደት ሁለት ጊዜ ይከሰታል፡ በመጭመቅ እና በማስፋፋት ጊዜ።
ሁሉንም የ adiabatic ሂደት መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦችን ለማረጋገጥ ፣የሒሳብ ቀመሮች ቀርበዋል። አንድ አስፈላጊ መጠን እዚህ ይታያል፣ አዲያባቲክ ገላጭ ይባላል። ለዲያቶሚክ ጋዝ ያለው ዋጋ (ኦክስጅን እና ናይትሮጅን በአየር ውስጥ ዋና ዋና የዲያቶሚክ ጋዞች ናቸው) 1.4. ለማስላት ነው።የ adiabatic ገላጭ ፣ ሁለት ተጨማሪ አስደሳች ባህሪዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ ፣ እነሱም-የስራው ፈሳሽ isobaric እና isochoric የሙቀት አቅም። የእነሱ ጥምርታ k=Cp/Cv የ adiabatic ገላጭ ነው።
ለምንድነው የ adiabatic ሂደት በሙቀት ሞተሮች ቲዎሬቲካል ዑደቶች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለው? እንደ እውነቱ ከሆነ, ፖሊትሮፒክ ሂደቶች ይከናወናሉ, ነገር ግን በከፍተኛ ፍጥነት ስለሚከሰቱ, ከአካባቢው ጋር ምንም የሙቀት ልውውጥ እንደሌለ ማሰብ የተለመደ ነው.
90% ኤሌክትሪክ የሚመነጨው በሙቀት ኃይል ማመንጫዎች ነው። እንደ ሥራው ፈሳሽ የውሃ ትነት ይጠቀማሉ. የሚገኘውም በፈላ ውሃ ነው። የእንፋሎት የመስራት አቅምን ለመጨመር, ከመጠን በላይ ይሞቃል. ከዚያም ከፍተኛ ሙቀት ያለው እንፋሎት በከፍተኛ ግፊት ወደ የእንፋሎት ተርባይን ይመገባል። የእንፋሎት መስፋፋት የ adiabatic ሂደት እዚህም ይከናወናል. ተርባይኑ ሽክርክሪት ይቀበላል, ወደ ኤሌክትሪክ ጄነሬተር ይተላለፋል. ይህ ደግሞ ለተጠቃሚዎች የኤሌክትሪክ ኃይል ያመነጫል. የእንፋሎት ተርባይኖች በ Rankine ዑደት ላይ ይሰራሉ። በሐሳብ ደረጃ፣ የውጤታማነት መጨመር ከውኃ ትነት ሙቀት እና ግፊት መጨመር ጋር የተያያዘ ነው።
ከላይ እንደሚታየው አዲአባቲክ ሂደት በሜካኒካል እና ኤሌክትሪክ ሃይል ማምረት ላይ በጣም የተለመደ ነው።
