Omzetting van warmte in mechanische energie

Omzetting van warmte in een ander type energie

• Als je warmte bestudeert, leer je dat het mogelijk is om een ​​vorm van energie volledig om te zetten in warmte. Aan de andere kant, een omzetting van warmte in mechanische energie niet volledig kan worden uitgevoerd. De reden hiervoor ligt in de aard van warmte, die volgens de kinetische theorie wordt weergegeven door de energie van de ondergeschikte moleculaire beweging.
• De theorie gaat ervan uit dat wanneer warmte wordt toegepast op de moleculen van een lichaam, energie wordt overgedragen. De opwarming zorgt ervoor dat de kleinste deeltjes sneller bewegen vanuit een willekeurige beweging.
instagram viewer
• Als gevolg van deze beweging hebben de moleculen een energie waarvan je de totale hoeveelheid omschrijft als de interne energie van de betreffende stof. Naar de Engelse ontdekkingsreiziger Brown wordt deze beweging ook wel Brownse moleculaire beweging genoemd.
• Een hoeveelheid warmte die vrijkomt bij bijvoorbeeld de verbranding van steenkool of olie, zit aanvankelijk vervat in een hoge kinetische en potentiële energie van de moleculen van de verbrandingsgassen. Het is voor jou belangrijk dat de snelheden en richtingen van de moleculaire beweging willekeurig verdeeld zijn.
• Merk op dat als gevolg van de wanorde van de moleculen, de energie van deze individuele bewegingen niet volledig kan worden overgedragen naar een naburig vast lichaam. Hieruit volgt dat het lichaam als geheel beweegt en werk kan doen.


Efficiëntie van de verbrandingsmotor - een uitleg

Het rendement beschrijft de waarde die een motor kan gebruiken uit de energie ...

• Om zoveel mogelijk warmte om te zetten in mechanisch werk, wordt het overgebracht naar een gas dat is opgesloten in een cilinder met bewegende zuigers. Je moet er rekening mee houden dat de moleculen bij impact slechts een deel van hun energie naar de piston zullen overdragen. Hun snelheid neemt af, wat je kunt zien als een temperatuurdaling. Om het proces te herhalen, moeten de cilinders worden teruggebracht naar hun uitgangspositie en moet het gas worden teruggebracht naar de begintemperatuur.

Efficiëntie bij het omzetten van warmte in mechanische energie

• Al in de 19e In de 19e eeuw hield de Franse ingenieur Carnot zich bezig met het omzetten van warmte in mechanische energie en realiseerde hij zich dat: een deel van de bij de begintemperatuur opgenomen hoeveelheid warmte moet bij de lage eindtemperatuur weer als warmte worden afgegeven. Het kan niet worden omgezet in mechanisch werk. U moet weten dat hoe groter het verschil tussen de begin- en eindtemperatuur, hoe groter het rendement.
• De eerste zuigerstoommachine, ontworpen door James Watt, behaalde een rendement van slechts ongeveer twee procent. Het is interessant voor u dat, ondanks talrijke verbeteringen, de efficiëntie van deze machines dat niet is Meer dan 18 procent zou kunnen worden verhoogd, zodat er tegenwoordig geen fabrieken meer worden gebouwd met zuigerstoommachines zullen.
• De belangrijkste stoomaangedreven warmtemachine van vandaag is de stoomturbine. De stoom stroomt door de toevoerleiding en via een ring met verstelbare regelschroeven naar de turbinewielen voorzien van schoepen. Deze worden door de hogedrukstoomstroom in rotatie gebracht.
• U moet weten dat achter het eerste turbinewiel afwisselend andere leischoepenringen en turbinewielen zijn aangebracht om de druk van de stoom volledig te benutten. De bladen worden groter en groter omdat de waterdamp uitzet bij afnemende druk.
• Om de warmteverliezen in de ketel te verminderen die ontstaan ​​wanneer de warmte wordt overgedragen van de verbrandingsgassen naar de waterdamp vermijden, in 1867 bouwde Nikolaus August Otto een benzinemotor waarin een benzine-luchtmengsel in de cilinder zelf brandde zullen. Zoals u zich kunt voorstellen, verhoogde dit de efficiëntie tot meer dan 35 procent.
• Bij een dieselmotor wordt eerst lucht aangezogen en zeer sterk gecomprimeerd. Hierdoor stijgt de temperatuur tot boven de ontstekingstemperatuur van de brandstof, waardoor deze direct na het inspuiten verbrandt, zonder dat er hoeft te worden ontstoken.
• Aangezien de temperaturen kunnen oplopen tot 2000 graden Celsius en de drukken tot 80 bar, is een sterkere constructie van de dieselmotor noodzakelijk. Ondanks de hogere fabricagekosten vindt u bij deze motor altijd een hoog rendement tot 40 procent nodig is, zoals in locomotieven, vrachtwagens en Schepen.