එන්ජිම මගින් සිදු කරනු ලබන කාර්යය වන්නේ:

මෙම ක්‍රියාවලිය ප්‍රථම වරට ප්‍රංශ ඉංජිනේරු සහ විද්‍යාඥ N. L. S. Carnot විසින් සලකා බලන ලද්දේ 1824 දී "Reflections on ගාමක බලයගින්න සහ මෙම බලය වර්ධනය කළ හැකි යන්ත්‍ර ගැන."

Carnot ගේ පර්යේෂණයේ අරමුණ වූයේ එකල තාප එන්ජින්වල අසම්පූර්ණත්වයට හේතු සොයා බැලීම (ඒවායේ කාර්යක්ෂමතාව ≤ 5%) සහ ඒවා වැඩිදියුණු කිරීමට මාර්ග සොයා ගැනීමයි.

Carnot චක්‍රය සියල්ලටම වඩා කාර්යක්ෂම වේ. එහි කාර්යක්ෂමතාව උපරිම වේ.

චක්රයේ තාප ගතික ක්රියාවලීන් රූපයේ දැක්වේ. උෂ්ණත්වයේ දී සමෝෂ්ණ ප්රසාරණය (1-2) තුළ ටී 1 , තාපකයේ අභ්යන්තර ශක්තියේ වෙනසක් හේතුවෙන්, එනම් වායුව වෙත තාපය සැපයීම හේතුවෙන් වැඩ සිදු කරනු ලැබේ. ප්‍රශ්නය:

ඒ 12 = ප්‍රශ්නය 1 ,

සම්පීඩනයට පෙර වායු සිසිලනය (3-4) ඇඩියබාටික් ප්‍රසාරණයේදී සිදු වේ (2-3). අභ්යන්තර ශක්තිය වෙනස් කිරීම ΔU 23 දියවැඩියා ක්‍රියාවලියකදී ( Q = 0) වෙත සම්පූර්ණයෙන්ම පරිවර්තනය වේ යාන්ත්රික වැඩ:

ඒ 23 = -ΔU 23 ,

ප්‍රසාරණය වීමේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස වායු උෂ්ණත්වය (2-3) ශීතකරණයේ උෂ්ණත්වයට පහත වැටේ. ටී 2 < ටී 1 . ක්‍රියාවලියේදී (3-4), වායුව සමෝෂ්ණ ලෙස සම්පීඩිත වන අතර, තාප ප්‍රමාණය ශීතකරණයට මාරු කරයි. Q 2:

A 34 = Q 2,

චක්‍රය අවසන් වන්නේ වායුව උෂ්ණත්වයකට රත් කරන ඇඩියබාටික් සම්පීඩන ක්‍රියාවලියෙන් (4-1) T 1.

Carnot චක්‍රයට අනුව පරිපූර්ණ වායු තාප එන්ජින්වල උපරිම කාර්යක්ෂමතා අගය:

.

සූත්‍රයේ සාරය ඔප්පු කර ඇත සමග. ඕනෑම තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව හීටරයේ සහ ශීතකරණයේ එකම උෂ්ණත්වයකදී සිදු කරන කාර්නොට් චක්‍රයක කාර්යක්ෂමතාවය ඉක්මවා යා නොහැකි බව කාර්නොට්ගේ ප්‍රමේයය.

නවීන යථාර්ථයන් සඳහා තාප එන්ජින් පුළුල් ලෙස භාවිතා කිරීම අවශ්ය වේ. ඒවා වෙනුවට විදුලි මෝටර යොදා ගැනීමට බොහෝ උත්සාහයන් මේ වන විට අසාර්ථක වී ඇත. තුළ බලශක්ති ගබඩා කිරීම හා සම්බන්ධ ගැටළු ස්වාධීන පද්ධති, ඉතා අපහසුවෙන් විසඳා ඇත.

විදුලි බල බැටරි සඳහා නිෂ්පාදන තාක්ෂණයේ ගැටළු, ඔවුන්ගේ දිගුකාලීන භාවිතය සැලකිල්ලට ගනිමින්, තවමත් අදාළ වේ. වේග ලක්ෂණවිදුලි වාහන එන්ජින් සහිත මෝටර් රථවලට වඩා බොහෝ දුරස් වේ අභ්යන්තර දහන.

නිර්මාණය කිරීමට පළමු පියවර දෙමුහුන් එන්ජින්පාරිසරික ගැටළු විසඳීම, මෙගාසිටිවල හානිකර විමෝචනය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කිරීමට හැකි වේ.

ටිකක් ඉතිහාසය

වාෂ්ප ශක්තිය චලන ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කිරීමේ හැකියාව පුරාණ කාලයේ දැන සිටියේය. 130 BC: ඇලෙක්සැන්ඩ්‍රියාවේ හෙරොන් නම් දාර්ශනිකයා විසින් ප්‍රේක්ෂකයන්ට වාෂ්ප සෙල්ලම් බඩුවක් - aeolipile - ඉදිරිපත් කළේය. වාෂ්පයෙන් පිරුණු ගෝලය එයින් පිටවන ජෙට් යානාවල බලපෑමෙන් භ්‍රමණය වීමට පටන් ගත්තේය. නවීන වාෂ්ප ටර්බයිනවල මෙම මූලාකෘතිය එදා භාවිතා නොකළේය.

වසර ගණනාවක් සහ ශතවර්ෂ ගණනාවක් තිස්සේ දාර්ශනිකයාගේ වර්ධනයන් විනෝදජනක සෙල්ලම් බඩුවක් ලෙස සලකනු ලැබීය. 1629 දී ඉතාලි D. Branchi විසින් ක්රියාකාරී ටර්බයිනයක් නිර්මාණය කරන ලදී. වාෂ්ප තලවලින් සමන්විත තැටියක් ධාවනය කළේය.

මේ මොහොතේ සිට වේගවත් සංවර්ධනය ආරම්භ විය වාෂ්ප එන්ජින්.

තාප එන්ජිම

යන්ත්‍ර කොටස් සහ යාන්ත්‍රණවල චලනයේ ශක්තිය බවට ඉන්ධන පරිවර්තනය කිරීම තාප එන්ජින්වල භාවිතා වේ.

යන්ත්රවල ප්රධාන කොටස්: තාපකය (පිටත සිට ශක්තිය ලබා ගැනීම සඳහා පද්ධතිය), වැඩ කරන තරල (ප්රයෝජනවත් ක්රියාවක් සිදු කරයි), ශීතකරණය.

හීටරය සැලසුම් කර ඇත්තේ වැඩ කරන තරලය ප්රයෝජනවත් කාර්යයක් ඉටු කිරීම සඳහා ප්රමාණවත් අභ්යන්තර ශක්තියක් එකතු කිරීම සහතික කිරීම සඳහාය. ශීතකරණය අතිරික්ත ශක්තිය ඉවත් කරයි.

කාර්යක්ෂමතාවයේ ප්රධාන ලක්ෂණය තාප එන්ජින්වල කාර්යක්ෂමතාව ලෙස හැඳින්වේ. මෙම අගය පෙන්නුම් කරන්නේ උණුසුම සඳහා වැය වන ශක්තියෙන් කොපමණ ප්රමාණයක් ප්රයෝජනවත් කාර්යයක් ඉටු කිරීමට වැය වනවාද යන්නයි. කාර්යක්ෂමතාව වැඩි වන තරමට, යන්ත්රයේ ක්රියාකාරිත්වය වඩා ලාභදායී වේ, නමුත් මෙම අගය 100% ඉක්මවිය නොහැක.

කාර්යක්ෂමතාව ගණනය කිරීම

Q 1 ට සමාන බාහිර ශක්තියෙන් තාපකය ලබා ගැනීමට ඉඩ දෙන්න. වැඩ කරන තරලය A කාර්යය ඉටු කළ අතර ශීතකරණයට ලබා දුන් ශක්තිය Q 2 විය.

අර්ථ දැක්වීම මත පදනම්ව, අපි කාර්යක්ෂමතා අගය ගණනය කරමු:

η= A / Q 1 . A = Q 1 - Q 2 බව අපි සැලකිල්ලට ගනිමු.

එබැවින්, තාප එන්ජිමෙහි කාර්යක්ෂමතාවය, එහි සූත්රය η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1, පහත නිගමනවලට එළඹීමට අපට ඉඩ සලසයි:

• කාර්යක්ෂමතාව 1 (හෝ 100%) ඉක්මවිය නොහැක;
• මෙම අගය උපරිම කිරීම සඳහා, හීටරයෙන් ලැබෙන ශක්තිය වැඩි කිරීම හෝ ශීතකරණයට ලබා දෙන ශක්තිය අඩු කිරීම අවශ්ය වේ;
• හීටරයේ ශක්තිය වැඩි කිරීම ඉන්ධනවල ගුණාත්මකභාවය වෙනස් කිරීමෙන් ලබා ගත හැකිය;
• ශීතකරණයට ලබා දී ඇති ශක්තිය අඩු කිරීම ඔබට සාක්ෂාත් කර ගැනීමට ඉඩ සලසයි නිර්මාණ ලක්ෂණඑන්ජින්.

අයිඩියල් තාප එන්ජිම

උපරිම කාර්යක්ෂමතාව (100% ට සමාන) එන්ජිමක් නිර්මාණය කළ හැකිද? ප්රංශ න්යායික භෞතික විද්යාඥ සහ දක්ෂ ඉංජිනේරු Sadi Carnot මෙම ප්රශ්නයට පිළිතුර සොයා ගැනීමට උත්සාහ කළේය. 1824 දී වායූන් තුළ සිදුවන ක්‍රියාවලීන් පිළිබඳ ඔහුගේ න්‍යායාත්මක ගණනය කිරීම් ප්‍රසිද්ධියට පත් කරන ලදී.

ඇතුළත් කර ඇති ප්‍රධාන අදහස පරිපූර්ණ මෝටර් රථය, පරමාදර්ශී වායුවක් සමඟ ආපසු හැරවිය හැකි ක්රියාවලීන් සිදු කිරීම සලකා බැලිය හැකිය. T 1 උෂ්ණත්වයේ දී වායුව සමෝෂ්ණ ලෙස ප්රසාරණය කිරීමෙන් අපි ආරම්භ කරමු. මේ සඳහා අවශ්‍ය තාප ප්‍රමාණය Q 1. පසුව, තාප හුවමාරුවකින් තොරව වායුව ප්‍රසාරණය වේ T 2 උෂ්ණත්වයට ළඟා වූ පසු, වායුව සමෝෂ්ණ ලෙස සම්පීඩනය කරයි, Q 2 ශක්තිය ශීතකරණයට මාරු කරයි. වායුව එහි මුල් තත්වයට ආපසු පැමිණේ.

පරමාදර්ශී Carnot තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව, නිවැරදිව ගණනය කළ විට, තාපකයේ උෂ්ණත්වයට තාපන සහ සිසිලන උපාංග අතර උෂ්ණත්ව වෙනසෙහි අනුපාතයට සමාන වේ. එය මෙසේ දිස්වේ: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

තාප එන්ජිමක ඇති විය හැකි කාර්යක්ෂමතාව, එහි සූත්රය: η = 1 - T 2 / T 1, තාපකයේ සහ සිසිලනකාරකයේ උෂ්ණත්වය මත පමණක් රඳා පවතින අතර 100% ට වඩා වැඩි විය නොහැක.

එපමණක් නොව, මෙම සම්බන්ධතාවය තාප එන්ජින්වල කාර්යක්ෂමතාවය විය හැකි බව ඔප්පු කිරීමට අපට ඉඩ සලසයි එකකට සමානයිශීතකරණය උෂ්ණත්වයට ළඟා වූ විට පමණි. දන්නා පරිදි, මෙම අගය ලබා ගත නොහැක.

Carnot හි න්‍යායාත්මක ගණනය කිරීම් මඟින් ඕනෑම සැලසුමක තාප එන්ජිමක උපරිම කාර්යක්ෂමතාව තීරණය කිරීමට හැකි වේ.

Carnot විසින් ඔප්පු කරන ලද ප්රමේයය පහත දැක්වේ. කිසිදු තත්වයක් යටතේ අත්තනෝමතික තාප එන්ජිමකට පරිපූර්ණ තාප එන්ජිමක එකම කාර්යක්ෂමතා අගයට වඩා වැඩි කාර්යක්ෂමතාවයක් තිබිය නොහැක.

ගැටළු විසඳීමේ උදාහරණය

උදාහරණ 1. හීටරයේ උෂ්ණත්වය 800 o C සහ ශීතකරණයේ උෂ්ණත්වය 500 o C අඩු නම් පරිපූර්ණ තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාවය කුමක්ද?

T 1 = 800 o C = 1073 K, ∆T = 500 o C = 500 K, η - ?

අර්ථ දැක්වීම අනුව: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

අපට ශීතකරණයේ උෂ්ණත්වය ලබා දී නැත, නමුත් ∆T= (T 1 - T 2), එබැවින්:

η= ∆T / T 1 = 500 K/1073 K = 0.46.

පිළිතුර: කාර්යක්ෂමතාව = 46%.

උදාහරණ 2. අත්පත් කරගත් තාපක ශක්තිය කිලෝජූල් එකක් නිසා, පරිපූර්ණ තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව තීරණය කරන්න. ප්රයෝජනවත් කාර්යයක් 650 J. සිසිලන උෂ්ණත්වය 400 K නම් තාපක තාපකයේ උෂ්ණත්වය කොපමණද?

Q 1 = 1 kJ = 1000 J, A = 650 J, T 2 = 400 K, η - ?, T 1 = ?

මෙම ගැටලුවේදී අපි කතා කරන්නේ තාප ස්ථාපනයක් ගැන වන අතර, එහි කාර්යක්ෂමතාව සූත්රය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැකිය:

තාපකයේ උෂ්ණත්වය තීරණය කිරීම සඳහා, අපි පරිපූර්ණ තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව සඳහා සූත්රය භාවිතා කරමු:

η = (T 1 - T 2)/ T 1 = 1 - T 2 / T 1.

ගණිතමය පරිවර්තනයන් සිදු කිරීමෙන් පසු, අපට ලැබෙන්නේ:

T 1 = T 2 /(1- η).

T 1 = T 2 /(1- A / Q 1).

අපි ගණනය කරමු:

η= 650 J/ 1000 J = 0.65.

T 1 = 400 K / (1- 650 J / 1000 J) = 1142.8 K.

පිළිතුර: η= 65%, T 1 = 1142.8 K.

සැබෑ කොන්දේසි

පරිපූර්ණ තාප එන්ජිමක් නිර්මාණය කර ඇත්තේ පරමාදර්ශී ක්රියාවලීන් මනසේ තබාගෙනය. කාර්යය සිදු කරනු ලබන්නේ සමෝෂ්ණ ක්රියාවලීන්හිදී පමණි, එහි අගය තීරණය වන්නේ කාර්නොට් චක්රයේ ප්රස්ථාරයෙන් සීමා වූ ප්රදේශය ලෙසය.

යථාර්ථයේ දී, උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම් නොමැතිව වායුවක තත්වය වෙනස් කිරීමේ ක්රියාවලිය සිදුවීම සඳහා කොන්දේසි නිර්මානය කළ නොහැකිය. අවට වස්තූන් සමඟ තාප හුවමාරුව බැහැර කරන ද්රව්ය නොමැත. ඇඩිබැටික් ක්‍රියාවලිය සිදු කිරීමට නොහැකි වේ. තාප හුවමාරුවේදී, ගෑස් උෂ්ණත්වය අනිවාර්යයෙන්ම වෙනස් විය යුතුය.

සැබෑ තත්වයන් තුළ නිර්මාණය කරන ලද තාප එන්ජින්වල කාර්යක්ෂමතාවය පරමාදර්ශී එන්ජින්වල කාර්යක්ෂමතාවයෙන් සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් වේ. ක්රියාවලීන් ගලා යන බව සලකන්න සැබෑ එන්ජින්එය කෙතරම් ඉක්මනින් සිදු වේ ද යත්, එහි පරිමාව වෙනස් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී වැඩ කරන ද්‍රව්‍යයේ අභ්‍යන්තර තාප ශක්තියේ විචලනය තාපකයෙන් තාපය ගලා ඒමෙන් හා ශීතකරණයට මාරු කිරීමෙන් වන්දි ගෙවිය නොහැක.

වෙනත් තාප එන්ජින්

සැබෑ එන්ජින් විවිධ චක්‍ර මත ක්‍රියා කරයි:

• ඔටෝ චක්‍රය: නියත පරිමාවක් සහිත ක්‍රියාවලියක්, සංවෘත චක්‍රයක් නිර්මාණය කරමින්, adiabatically වෙනස් වේ;
• ඩීසල් චක්රය: isobar, adiabatic, isochore, adiabatic;
• නියත පීඩනයකදී සිදුවන ක්‍රියාවලිය ඇඩියබටික් එකක් මගින් ප්‍රතිස්ථාපනය වේ, චක්‍රය වසා දමයි.

තත්ත්‍ව යටතේ තත්‍ය එන්ජින්වල සමතුලිත ක්‍රියාවලි නිර්මාණය කරන්න (ඒවා පරමාදර්ශී ඒවාට සමීප කිරීමට). නවීන තාක්ෂණයනොහැකි බව පෙනේ. තාප එන්ජින්වල කාර්යක්ෂමතාවය බොහෝ සෙයින් අඩු ය, එයම සැලකිල්ලට ගනී උෂ්ණත්ව තත්ත්වයන්, පරිපූර්ණ තාප ස්ථාපනයකදී මෙන්.

නමුත් කාර්යක්ෂමතාව ගණනය කිරීමේ සූත්‍රයේ කාර්යභාරය අඩු නොකළ යුතුය, මන්ද එය සැබෑ එන්ජින්වල කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීම සඳහා වැඩ කිරීමේ ක්‍රියාවලියේ ආරම්භක ලක්ෂ්‍යය බවට පත්වේ.

කාර්යක්ෂමතාව වෙනස් කිරීමට මාර්ග

පරමාදර්ශී සහ සැබෑ තාප එන්ජින් සංසන්දනය කිරීමේදී, දෙවැන්නෙහි ශීතකරණයේ උෂ්ණත්වය කිසිවක් විය නොහැකි බව සඳහන් කිරීම වටී. සාමාන්යයෙන් වායුගෝලය ශීතකරණයක් ලෙස සැලකේ. වායුගෝලයේ උෂ්ණත්වය ආසන්න වශයෙන් ගණනය කිරීම් වලින් පමණක් පිළිගත හැකිය. අත්දැකීමෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ සිසිලනකාරකයේ උෂ්ණත්වය අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින්වල (ICE ලෙස කෙටියෙන්) මෙන් එන්ජින්වල ඇති පිටාර වායුවල උෂ්ණත්වයට සමාන බවයි.

ICE යනු අපේ ලෝකයේ වඩාත්ම පොදු තාප එන්ජිමයි. මෙම නඩුවේ තාප එන්ජිමෙහි කාර්යක්ෂමතාවය දැවෙන ඉන්ධන මගින් නිර්මාණය කරන ලද උෂ්ණත්වය මත රඳා පවතී. අත්යවශ්යයි ICE ගෞරව කරයිවාෂ්ප එන්ජින් වලින් යනු හීටරයේ කාර්යයන් සහ උපාංගයේ වැඩ කරන තරලය ඒකාබද්ධ කිරීමයි වායු ඉන්ධන මිශ්රණය. මිශ්රණය දැවෙන විට, එය එන්ජිමේ චලනය වන කොටස් මත පීඩනය ඇති කරයි.

වැඩ කරන වායූන්ගේ උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම, ඉන්ධනවල ගුණාංග සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් කිරීම. අවාසනාවකට, මෙය දින නියමයක් නොමැතිව කළ නොහැක. එන්ජිමක දහන කුටිය සෑදූ ඕනෑම ද්‍රව්‍යයකට තමන්ගේම ද්‍රවාංකයක් ඇත. එවැනි ද්රව්යවල තාප ප්රතිරෝධය එන්ජිමෙහි ප්රධාන ලක්ෂණය මෙන්ම කාර්යක්ෂමතාවයට සැලකිය යුතු ලෙස බලපෑම් කිරීමේ හැකියාවයි.

මෝටර් කාර්යක්ෂමතා අගයන්

අපි වැඩ කරන වාෂ්පයේ උෂ්ණත්වය 800 K සහ පිටාර වායුව - 300 K ලෙස සලකන්නේ නම්, මෙම යන්ත්රයේ කාර්යක්ෂමතාව 62% කි. යථාර්ථයේ දී, මෙම අගය 40% ට වඩා වැඩි නොවේ. මෙම අඩුවීම සිදුවන්නේ ටර්බයින ආවරණය රත් කිරීමේදී සිදුවන තාප අලාභය හේතුවෙනි.

අභ්යන්තර දහනයෙහි ඉහළම අගය 44% නොඉක්මවයි. මෙම අගය වැඩි කිරීම නුදුරු අනාගතයේ කාරණයකි. ද්රව්යවල සහ ඉන්ධනවල ගුණාංග වෙනස් කිරීම මානව වර්ගයාගේ හොඳම මනස වැඩ කරන ගැටලුවකි.

ක්රියාවලීන්ගේ ප්රතිවර්තනය ගැන කතා කරන විට, මෙය යම් ආකාරයක පරමාදර්ශී කිරීමක් බව මතක තබා ගත යුතුය. සියලුම සැබෑ ක්‍රියාවලීන් ආපසු හැරවිය නොහැකි ය, එබැවින් ඒවා ක්‍රියා කරන චක්‍ර වේ තාප එන්ජින්, ආපසු හැරවිය නොහැකි වන අතර, එබැවින් සමතුලිත නොවේ. කෙසේ වෙතත්, එවැනි චක්‍රවල ප්‍රමාණාත්මක තක්සේරු කිරීම් සරල කිරීම සඳහා, ඒවා සමතුලිතතා ලෙස සලකා බැලීම අවශ්‍ය වේ, එනම් ඒවා සමතුලිත ක්‍රියාවලීන්ගෙන් පමණක් සමන්විත වූවාක් මෙන්. මෙය සම්භාව්‍ය තාප ගති විද්‍යාවේ හොඳින් සංවර්ධිත උපකරණයක් මගින් අවශ්‍ය වේ.

ප්රසිද්ධ චක්රය කදිම එන්ජිම Carnot සමතුලිත ප්‍රතිලෝම චක්‍ර ක්‍රියාවලියක් ලෙස සැලකේ. සැබෑ තත්වයන් තුළ, පාඩු ඇති බැවින් ඕනෑම චක්රයක් පරමාදර්ශී විය නොහැක. තාප සින්ක්හි නියත උෂ්ණත්වයන් සහිත තාප ප්රභවයන් දෙකක් අතර එය සිදු වේ T 1සහ තාප සින්ක් ටී 2, මෙන්ම ලෙස ගනු ලබන වැඩ කරන තරලය කදිම වායුව(රූපය 3.1).

සහල්. 3.1තාප එන්ජින් චක්රය

අපි ඒක විශ්වාස කරනවා T 1 > ටී 2 සහ තාප සින්ක් වලින් තාපය ඉවත් කිරීම සහ තාප සින්ක් වෙත තාප සැපයුම ඔවුන්ගේ උෂ්ණත්වයට බලපාන්නේ නැත, T 1සහ T 2ස්ථාවරව පවතී. තාප එන්ජින් පිස්ටනයේ වම් අන්ත ස්ථානයේ වායු පරාමිතීන් අපි දක්වන්නෙමු: පීඩනය - පී 1පරිමාව - V 1, උෂ්ණත්වය ටී 1. මෙය අක්ෂයන්හි ප්‍රස්ථාරයේ 1 වන ලක්ෂ්‍යය වේ පී-වී.මේ මොහොතේ, වායුව (වැඩ කරන තරල) තාප සින්ක් සමඟ අන්තර් ක්රියා කරයි, එහි උෂ්ණත්වය ද වේ ටී 1. පිස්ටනය දකුණට ගමන් කරන විට, සිලින්ඩරයේ වායු පීඩනය අඩු වන අතර පරිමාව වැඩි වේ. වැඩ කරන තරලයේ (ගෑස්) පරාමිතීන් P 2 , V 2 අගයන් ගන්නා 2 වන ලක්ෂ්‍යය මගින් තීරණය කරන ස්ථානයට පිස්ටනය ළඟා වන තෙක් මෙය දිගටම පවතිනු ඇත. T 2. පිස්ටන් ලක්ෂ්‍ය 1 සිට 2 දක්වා (ප්‍රසාරණය වීම) සංක්‍රමණය වීමේදී වායුවේ සහ තාප ස්ථායයේ උෂ්ණත්වය සමාන බැවින් මෙම ස්ථානයේ උෂ්ණත්වය නොවෙනස්ව පවතී. ක්‍රියාවලියකි ටීවෙනස් නොවේ, සමෝෂ්ණ ලෙස හැඳින්වේ, සහ වක්රය 1-2 isotherm ලෙස හැඳින්වේ. මෙම ක්රියාවලියේදී, තාප සම්ප්රේෂකයේ සිට වැඩ කරන තරලය දක්වා තාපය ගමන් කරයි Q 1.

2 වන ස්ථානයේ දී, සිලින්ඩරය බාහිර පරිසරයෙන් සම්පූර්ණයෙන්ම හුදකලා වේ (තාප හුවමාරුවක් නොමැත) සහ තවදුරටත් චලනයපිස්ටන් දකුණට, පීඩනය අඩු වීම සහ පරිමාව වැඩි වීම වක්‍රය 2-3 ඔස්සේ සිදු වේ, එය හැඳින්වේ adiabatic(බාහිර පරිසරය සමඟ තාප හුවමාරුවකින් තොරව ක්රියාවලිය). පිස්ටනය අන්ත දකුණු ස්ථානයට (ලක්ෂ්‍යය 3) ගමන් කරන විට, ප්‍රසාරණ ක්‍රියාවලිය අවසන් වන අතර පරාමිතීන් P 3, V 3 අගයන් ඇති අතර උෂ්ණත්වය තාප බේසමේ උෂ්ණත්වයට සමාන වේ. ටී 2. පිස්ටන්ගේ මෙම පිහිටීම සමඟ, වැඩ කරන තරලයේ පරිවරණය අඩු වන අතර එය තාප සින්ක් සමඟ අන්තර් ක්රියා කරයි. අපි දැන් පිස්ටන් මත පීඩනය වැඩි කළහොත්, එය නියත උෂ්ණත්වයකදී වමට ගමන් කරනු ඇත T 2(සම්පීඩනය). මෙයින් අදහස් වන්නේ මෙම සම්පීඩන ක්රියාවලිය සමෝෂ්ණත්වය වනු ඇති බවයි. මෙම ක්රියාවලියේදී තාපය Q 2වැඩ කරන තරලයෙන් තාප සින්ක් වෙත ගමන් කරනු ඇත. පිස්ටන්, වමට ගමන් කරමින්, පරාමිතීන් සමඟ 4 වන ස්ථානයට පැමිණෙනු ඇත P4, V4සහ T 2, වැඩ කරන තරලය නැවතත් බාහිර පරිසරයෙන් හුදකලා වේ. වැඩිවන උෂ්ණත්වය සමඟ 4-1 ක ඇඩිබැටික් වක්රයක් ඔස්සේ තවදුරටත් සම්පීඩනය සිදු වේ. 1 වන ස්ථානයේ, සම්පීඩනය වැඩ කරන තරල පරාමිතීන්ගෙන් අවසන් වේ P 1, V 1, T 1. පිස්ටනය එහි මුල් තත්වයට පත් විය. 1 වන ස්ථානයේ දී, බාහිර පරිසරයෙන් වැඩ කරන තරල හුදකලා කිරීම ඉවත් කර ඇති අතර චක්රය නැවත සිදු වේ.

පරිපූර්ණ Carnot එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව.

ගැටළුව 15.1.1.රූප 1, 2 සහ 3 පරමාදර්ශී වායුවක් සමඟ සිදුවන චක්‍රීය ක්‍රියාවලීන් තුනක ප්‍රස්ථාර පෙන්වයි. මෙම වායුව චක්‍රයක් තුළ සම්පූර්ණ කළේ කුමන ක්‍රියාවලියකදීද? ධනාත්මක වැඩ?

ගැටළුව 15.1.3.පරමාදර්ශී වායුවක්, යම් චක්‍රීය ක්‍රියාවලියක් සම්පූර්ණ කිරීමෙන් පසු එහි ආරම්භක තත්වයට පත් විය. සම්පූර්ණ ක්‍රියාවලියේදී වායුව මගින් ලැබෙන මුළු තාප ප්‍රමාණය (හීටරයෙන් ලැබෙන තාප ප්‍රමාණය සහ ශීතකරණයට ලබා දෙන තාප ප්‍රමාණය අතර වෙනස) සමාන වේ. චක්‍රය තුලදී ගෑස් මගින් කොපමණ වැඩ කොටසක් සිදු කර ඇත්ද?

ගැටළුව 15.1.5. රූපයේ දැක්වෙන්නේ වායුව සමඟ සිදුවන චක්‍රීය ක්‍රියාවලියේ ප්‍රස්ථාරයක්. ක්රියාවලි පරාමිතීන් ප්රස්ථාරයේ දැක්වේ. මෙම චක්‍රීය ක්‍රියාවලියේදී වායුව කොපමණ වැඩ කරනවාද?

ගැටළුව 15.1.6. පරමාදර්ශී වායුවක් චක්‍රීය ක්‍රියාවලියකට භාජනය වේ; ඛණ්ඩාංකවල ප්‍රස්ථාරය රූපයේ දැක්වේ. එය ක්රියාවලිය 2-3 isochoric බව දන්නා අතර, ක්රියාවලි 1-2 සහ 3-1, ගෑස් ඉටු වැඩ සහ, පිළිවෙලින්. චක්‍රය අතරතුර වායුව මගින් කොපමණ වැඩ කොටසක් සිදු කර ඇත්ද?

ගැටළුව 15.1.7.තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව පෙන්නුම් කරයි

ගැටළුව 15.1.8.චක්‍රය අතරතුර, තාප එන්ජිම තාපකයෙන් තාප ප්‍රමාණයක් ලබා ගන්නා අතර තාප ප්‍රමාණයක් ශීතකරණයට මාරු කරයි. එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව තීරණය කරන සූත්‍රය කුමක්ද?

ගැටළුව 15.1.10. Carnot චක්‍රය අනුව ක්‍රියාත්මක වන කදිම තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව 50% කි. හීටරයේ උෂ්ණත්වය දෙගුණයක් වන නමුත් ශීතකරණයේ උෂ්ණත්වය වෙනස් නොවේ. ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන පරමාදර්ශී තාප එන්ජිමේ කාර්යක්ෂමතාවය කුමක් වේවිද?

තාප එන්ජිමක න්යායික ආකෘතියේ, ශරීර තුනක් සලකා බලනු ලැබේ: තාපකය, වැඩ කරන තරලයසහ ශීතකරණය.

තාපකය - තාප සංචිතයක් (විශාල ශරීරය), එහි උෂ්ණත්වය නියත වේ.

එන්ජින් මෙහෙයුමේ එක් එක් චක්රයේ දී, වැඩ කරන තරලය තාපකයෙන් යම් තාප ප්රමාණයක් ලබා ගනී, පුළුල් කිරීම සහ යාන්ත්රික වැඩ සිදු කරයි. වැඩ කරන තරලය එහි මුල් තත්වයට ගෙන ඒම සඳහා තාපකයෙන් ලැබෙන ශක්තියෙන් කොටසක් ශීතකරණයට මාරු කිරීම අවශ්ය වේ.

තාප එන්ජිම ක්‍රියාත්මක වන විට හීටරයේ සහ ශීතකරණයේ උෂ්ණත්වය වෙනස් නොවන බව ආකෘතිය උපකල්පනය කරන බැවින්, චක්‍රය අවසන් වූ විට: වැඩ කරන තරලයේ උණුසුම-ප්‍රසාරණය-සිසිලනය-සම්පීඩනය, යන්ත්‍රය නැවත පැමිණෙන බව සලකනු ලැබේ. එහි මුල් තත්වයට.

එක් එක් චක්රය සඳහා, තාප ගති විද්යාවේ පළමු නියමය මත පදනම්ව, අපට තාප ප්රමාණය ලිවිය හැකිය ප්‍රශ්නයතාපකයෙන් ලැබෙන තාපය, තාප ප්රමාණය | ප්‍රශ්නයශීතල | ඒසම්බන්ධතාවය මගින් එකිනෙකාට සම්බන්ධ වේ:

ඒ = ප්‍රශ්නයතාපය - | ප්‍රශ්නයසීතල|.

ඇත්ත වශයෙන්ම තාක්ෂණික උපාංග, තාප එන්ජින් ලෙස හඳුන්වනු ලබන අතර, ඉන්ධන දහනය කිරීමේදී නිකුත් වන තාපය හේතුවෙන් වැඩ කරන තරලය රත් වේ. ඉතින්, තුළ වාෂ්ප ටර්බයිනයබලාගාරයක, තාපකය යනු උණුසුම් ගල් අඟුරු වලින් පුරවන ලද උදුනකි. අභ්යන්තර දහන එන්ජිමක (ICE), දහන නිෂ්පාදන තාපකයක් ලෙස සැලකිය හැකි අතර, අතිරික්ත වාතය ක්රියාකාරී තරලයක් ලෙස සැලකිය හැකිය. ඔවුන් ශීතකරණයක් ලෙස වායුගෝලීය වාතය හෝ ස්වභාවික මූලාශ්රවලින් ජලය භාවිතා කරයි.

තාප එන්ජිමක (යන්ත්‍රය) කාර්යක්ෂමතාව

තාප එන්ජින් කාර්යක්ෂමතාව (කාර්යක්ෂමතාව)හීටරයෙන් ලැබෙන තාප ප්‍රමාණයට එන්ජිම විසින් කරන ලද කාර්යයේ අනුපාතය වේ:

ඕනෑම තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාවය එකමුතුවට වඩා අඩු වන අතර එය ප්රතිශතයක් ලෙස ප්රකාශ වේ. හීටරයෙන් ලැබෙන මුළු තාප ප්‍රමාණයම යාන්ත්‍රික වැඩ බවට පරිවර්තනය කිරීමේ නොහැකියාව චක්‍රීය ක්‍රියාවලියක් සංවිධානය කිරීමේ අවශ්‍යතාවය සඳහා ගෙවිය යුතු මිල වන අතර තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමයෙන් පහත දැක්වේ.

සැබෑ තාප එන්ජින්වලදී, කාර්යක්ෂමතාව තීරණය කරනු ලබන්නේ පර්යේෂණාත්මක යාන්ත්රික බලය මගිනි එන්එන්ජිම සහ ඒකක කාලයකට දහනය කරන ලද ඉන්ධන ප්රමාණය. ඉතින්, නියමිත වේලාවට නම් ටීදැවෙන ඉන්ධන ස්කන්ධය එම්සහ දහන නිශ්චිත තාපය q, එම

සදහා වාහනයොමු ලක්ෂණය බොහෝ විට පරිමාව වේ වීමගදී ඉන්ධන දහනය කළා sයාන්ත්රික එන්ජින් බලයෙන් එන්සහ වේගයෙන්. මෙම අවස්ථාවේදී, ඉන්ධනවල ඝනත්වය r සැලකිල්ලට ගනිමින්, කාර්යක්ෂමතාව ගණනය කිරීම සඳහා සූත්රය ලිවිය හැකිය:

තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය

සූත්රගත කිරීම් කිහිපයක් තිබේ තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය. ඔවුන්ගෙන් එක් අයෙක් පවසන්නේ තාප ප්‍රභවයක් නිසා පමණක් ක්‍රියා කරන තාප එන්ජිමක් තිබිය නොහැකි බවයි, එනම්. ශීතකරණයක් නැත. ලෝකයේ සාගර ඔහුට අභ්‍යන්තර ශක්තියේ ප්‍රායෝගිකව අඩු කළ නොහැකි ප්‍රභවයක් ලෙස සේවය කළ හැකිය (විල්හෙල්ම් ෆ්‍රෙඩ්රික් ඔස්ට්වෝල්ඩ්, 1901).

තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමයේ වෙනත් සූත්‍රගත කිරීම් මෙයට සමාන වේ.

ක්ලවුසියස් සැකසීම(1850): තාපය අඩු රත් වූ සිරුරුවල සිට වැඩි රත් වූ ශරීර වෙත ස්වයංසිද්ධව මාරු වන ක්‍රියාවලියක් කළ නොහැක.

තොම්සන්ගේ සංයුතිය(1851): චක්‍රලේඛ ක්‍රියාවලියක් කළ නොහැක්කකි, එහි ප්‍රතිඵලය වන්නේ තාප සංචිතයේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය අඩු කිරීමෙන් වැඩ නිෂ්පාදනය කිරීමයි.

ක්ලවුසියස් සැකසීම(1865): සංවෘත සමතුලිත නොවන පද්ධතියක සියලුම ස්වයංසිද්ධ ක්‍රියාවලීන් පද්ධතියේ එන්ට්‍රොපිය වැඩි වන දිශාවකට සිදු වේ; තාප සමතුලිතතා තත්වයකදී එය උපරිම සහ නියත වේ.

බෝල්ට්ස්මන් සැකසීම(1877): බොහෝ අංශු වලින් සමන්විත සංවෘත පද්ධතියක් ස්වයංසිද්ධව වැඩි ඇණවුම් තත්වයක සිට අඩු ඇණවුම් තත්වයකට ගමන් කරයි. පද්ධතියට ස්වයංසිද්ධව එහි සමතුලිත තත්ත්වය අත්හැරිය නොහැක. බෝල්ට්ස්මන් බොහෝ ශරීර වලින් සමන්විත පද්ධතියක ආබාධ පිළිබඳ ප්‍රමාණාත්මක මිනුමක් හඳුන්වා දුන්නේය. එන්ට්රොපිය.

ක්රියාකාරී තරලයක් ලෙස පරිපූර්ණ වායුවක් සහිත තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව

තාප එන්ජිමක වැඩ කරන තරලයේ ආකෘතියක් ලබා දී ඇත්නම් (උදාහරණයක් ලෙස, පරමාදර්ශී වායුවක්), එවිට ප්රසාරණය හා සම්පීඩනය තුළ වැඩ කරන තරලයේ තාප ගතික පරාමිතීන් වෙනස් කිරීම ගණනය කළ හැකිය. මෙය ඔබට ගණනය කිරීමට ඉඩ සලසයි තාප කාර්යක්ෂමතාවතාප ගති විද්‍යාවේ නියමයන් මත පදනම් වූ එන්ජිම.

වැඩ කරන තරලය පරමාදර්ශී වායුවක් නම් සහ එක් තාප ගතික ක්‍රියාවලියක සංක්‍රාන්ති ලක්ෂ්‍යවල පරාමිතියන් නියම කර ඇත්නම් කාර්යක්ෂමතාව ගණනය කළ හැකි චක්‍ර රූපයේ දැක්වේ.

	Isobaric-isochoric
	Isochoric-adiabatic
	Isobaric-adiabatic
	Isobaric-isochoric-isothermal
	Isobaric-isochoric-රේඛීය

Carnot චක්රය. පරිපූර්ණ තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව

ඉහළම කාර්යක්ෂමතාව උෂ්ණත්වය සකසන්නතාපකය ටීතාපකය සහ ශීතකරණය ටීශාලාවේ තාප එන්ජිමක් ඇත, එහිදී ක්‍රියාකාරී තරලය ප්‍රසාරණය වන අතර සංකෝචනය වේ Carnot චක්රය(රූපය 2), එහි ප්‍රස්ථාරය සමෝෂ්ණ දෙකකින් (2-3 සහ 4-1) සහ ඇඩියාබාට් දෙකකින් (3-4 සහ 1-2) සමන්විත වේ.

කාර්නොට්ගේ ප්‍රමේයයඑවැනි එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව භාවිතා කරන ක්‍රියාකාරී තරලය මත රඳා නොපවතින බව ඔප්පු කරයි, එබැවින් එය පරිපූර්ණ වායුවක් සඳහා තාප ගතික සම්බන්ධතා භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැකිය:

තාප එන්ජින්වල පාරිසරික ප්රතිවිපාක

ප්‍රවාහනය සහ බලශක්තිය (තාප හා න්‍යෂ්ටික බලාගාර) සඳහා තාප එන්ජින් දැඩි ලෙස භාවිතා කිරීම පෘථිවි ජෛවගෝලයට සැලකිය යුතු ලෙස බලපායි. පෘථිවි දේශගුණය මත මානව ක්‍රියාකාරකම්වල බලපෑමේ යාන්ත්‍රණය පිළිබඳ විද්‍යාත්මක ආරවුල් තිබුණද, බොහෝ විද්‍යාඥයන් එවැනි බලපෑමක් ඇති විය හැකි සාධක සටහන් කරයි:

1. හරිතාගාර ආචරණය යනු වායුගෝලයේ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සාන්ද්‍රණය (තාප එන්ජින්වල හීටරවල දහනය කිරීමේ නිෂ්පාදනයක්) වැඩි වීමයි. කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සූර්යයාගේ සිට දෘශ්‍ය හා පාරජම්බුල කිරණ හරහා ගමන් කිරීමට ඉඩ සලසයි, නමුත් පෘථිවියේ සිට අධෝරක්ත කිරණ අභ්‍යවකාශයට අවශෝෂණය කරයි. මෙය වායුගෝලයේ පහළ ස්ථරවල උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම, සුළි සුළං වැඩි වීම සහ ගෝලීය අයිස් දියවීම සඳහා හේතු වේ.
2. විෂ සහිත සෘජු බලපෑම පිටාර වායුවන ජීවීන් මත (පිළිකා කාරක, දුම්, දහන අතුරු නිෂ්පාදන වලින් අම්ල වැසි).
3. ගුවන් යානා පියාසර කිරීමේදී සහ රොකට් දියත් කිරීමේදී ඕසෝන් ස්ථරය විනාශ වීම. ඉහළ වායුගෝලයේ ඇති ඕසෝන් සූර්යයාගේ අතිරික්ත පාරජම්බුල කිරණවලින් පෘථිවියේ සියලුම ජීවීන් ආරක්ෂා කරයි.

නැගී එන පාරිසරික අර්බුදයෙන් මිදීමේ මාර්ගය තාප එන්ජින්වල කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීම (නවීන තාප එන්ජින්වල කාර්යක්ෂමතාව කලාතුරකින් 30% ඉක්මවයි); සේවා කළ හැකි එන්ජින් සහ හානිකර පිටාර වායු උදාසීනකාරක භාවිතා කිරීම; විකල්ප බලශක්ති ප්රභවයන් භාවිතය ( සූර්ය පැනලසහ හීටර්) සහ විකල්ප ප්‍රවාහන මාධ්‍ය (බයිසිකල්, ආදිය).