Siltuma pārvēršana mehāniskā enerģijā
Fizikas stundā jūs uzzinājāt, ka katrai vielai ir nepieciešams vairāk siltuma, lai to uzsildītu līdz noteiktai temperatūrai, jo lielāka ir tās masa. Lai gan katrs siltuma daudzums ir enerģijas daudzums, nav iespējams pilnībā pārvērst siltumu mehāniskā enerģijā.
Siltuma pārvēršana cita veida enerģijā
- Ja jūs pētīsit siltumu, jūs uzzināsit, ka ir iespējams pilnībā pārveidot kādu enerģijas veidu siltumā. No otras puses, siltuma pārvēršana mehāniskā enerģiju nevar veikt pilnībā. Iemesls tam ir siltuma raksturs, ko saskaņā ar kinētisko teoriju attēlo pakārtotās molekulārās kustības enerģija.
- Teorija pieņem, ka, pieliekot siltumu ķermeņa molekulām, tiek nodota enerģija. Sasilšana liek mazākajām daļiņām ātrāk pārvietoties no nejaušas kustības.
- Šīs kustības rezultātā molekulām ir enerģija, kuras kopējo daudzumu jūs raksturojat kā attiecīgās vielas iekšējo enerģiju. Pēc angļu pētnieka Brauna šo kustību sauc arī par Brauna molekulāro kustību.
- Siltuma daudzums, kas izdalās, piemēram, sadedzinot ogles vai eļļu, sākotnēji ir ietverts sadegšanas gāzu molekulu augstajā kinētiskajā un potenciālajā enerģijā. Jums ir svarīgi, lai molekulārās kustības ātrumi un virzieni tiktu sadalīti nejauši.
- Ņemiet vērā, ka molekulu traucējumu dēļ šo atsevišķo kustību enerģiju nevar pilnībā pārnest uz nevienu blakus esošo cieto ķermeni. No tā izriet, ka ķermenis kopumā kustas un var strādāt.
- Lai pēc iespējas vairāk siltuma pārvērstu mehāniskā darbā, tas tiek pārnests uz gāzi, kas ir ievietota cilindrā ar kustīgiem virzuļiem. Jums jāņem vērā, ka trieciena rezultātā molekulas virzuļam nodos tikai daļu savas enerģijas. To ātrums samazinās, ko var uzskatīt par temperatūras pazemināšanos. Lai atkārtotu procesu, baloni jāatgriež sākotnējā stāvoklī un gāze jāatgriež sākotnējā temperatūrā.
Iekšdedzes dzinēja efektivitāte - skaidrojums
Efektivitāte raksturo vērtību, ko motors var izmantot no enerģijas ...
Efektivitāte siltuma pārvēršanā mehāniskā enerģijā
- Jau 19 19. gadsimtā franču inženieris Karno rūpējās par siltuma pārvēršanu mehāniskā enerģijā un to saprata daļa no sākotnējā temperatūrā absorbētā siltuma daudzuma ir atkal jāatbrīvo kā siltums zemā galīgajā temperatūrā. To nevar pārvērst mehāniskā darbā. Jums jāzina, ka jo lielāka ir atšķirība starp sākotnējo un galīgo temperatūru, jo lielāka ir efektivitāte.
- Džeimsa Vata konstruētais pirmais virzuļtvaika dzinējs sasniedza tikai aptuveni divu procentu efektivitāti. Jums ir interesanti, ka, neskatoties uz daudziem uzlabojumiem, šo mašīnu efektivitāte nav Varētu palielināt vairāk nekā 18 procentus, lai mūsdienās vairs netiktu uzbūvētas rūpnīcas ar virzuļtvaika dzinējiem būs.
- Mūsdienās vissvarīgākais siltuma tvaika dzinējs ir tvaika turbīna. Tvaiks plūst caur padeves līniju un caur gredzenu ar regulējamām skrūvēm uz turbīnas riteņiem, kas aprīkoti ar lāpstiņām. Tos rotē augstspiediena tvaika plūsma.
- Jums jāzina, ka turpmākie virzošo lāpstiņu gredzeni un turbīnas riteņi ir izvietoti pārmaiņus aiz pirmā turbīnas riteņa, lai pilnībā izmantotu tvaika spiedienu. Lāpstiņas kļūst arvien lielākas, jo ūdens tvaiki izplešas, samazinoties spiedienam.
- Lai samazinātu siltuma zudumus katlā, kas rodas, kad siltums tiek pārnests no sadegšanas gāzēm uz ūdens tvaiku izvairieties, 1867. gadā Nikolaus Augusts Otto uzbūvēja benzīna dzinēju, kurā pašā cilindrā dega benzīna un gaisa maisījums būs. Kā jūs varat iedomāties, tas palielināja efektivitāti līdz vairāk nekā 35 procentiem.
- Dīzeļmotorā gaiss vispirms tiek iesūkts un ļoti stipri saspiests. Tā rezultātā temperatūra paaugstinās virs degvielas aizdegšanās temperatūras, lai tā degtu tūlīt pēc iesmidzināšanas, bez nepieciešamības aizdedzināt.
- Tā kā temperatūra var paaugstināties līdz 2000 grādiem pēc Celsija un spiediens līdz 80 bāriem, ir nepieciešama spēcīgāka dīzeļdzinēja konstrukcija. Neskatoties uz augstākajām ražošanas izmaksām, jūs vienmēr atradīsit šo motoru ar augstu efektivitātes pakāpi ir nepieciešami līdz 40 procentiem, piemēram, lokomotīvēs, kravas automašīnās un Kuģi.
Cik noderīgs jums šķiet šis raksts?
