Mzunguko wa Carnot - misingi ya kinadharia ya muundo na uendeshaji wa injini zote za mwako wa ndani

Mzunguko wa Carnot - misingi ya kinadharia ya muundo na uendeshaji wa injini zote za mwako wa ndani
Mzunguko wa Carnot - misingi ya kinadharia ya muundo na uendeshaji wa injini zote za mwako wa ndani
Anonim

Kati ya michakato yote ya mzunguko wa thermodynamic, mzunguko wa Carnot una umuhimu maalum wa kinadharia na matumizi ya vitendo. Mara nyingi inaitwa isiyo na kifani, kubwa, bora, nk Na kwa wengi, kwa ujumla inaonekana kuwa kitu cha ajabu na kisichoeleweka. Hata hivyo, ikiwa accents zote zimewekwa kwa usahihi, basi unyenyekevu wote, fikra na uzuri wa uvumbuzi huu, ambao uligunduliwa na mwanasayansi wa Kifaransa na mhandisi Sadi Carnot, utafungua mara moja. Na itadhihirika kuwa hakuna kitu kisicho cha kawaida katika mchakato aliopendekeza, bali ni matumizi bora zaidi ya baadhi ya sheria za asili.

Mzunguko wa Carnot
Mzunguko wa Carnot

Kwa hivyo mzunguko wa Carnot maarufu na wa ajabu ni upi kwa kweli? Inaweza kufafanuliwa kama mchakato wa quasi-tuli kulingana na kuleta mfumo wa thermodynamic kwenye mguso wa joto na jozi ya tanki za thermostatic zenye viwango vya joto vilivyo sawa na dhabiti. Ambapoinachukuliwa kuwa joto la kwanza (heater) linazidi ya pili (jokofu). Mzunguko wa Carnot una ukweli kwamba kwanza mfumo wa thermodynamic, awali kuwa na thamani fulani ya joto, huwasiliana na heater. Kisha, kwa kupungua kwa polepole sana kwa shinikizo, upanuzi wa quasi-static husababishwa ndani yake, unaofuatana na kukopa kwa joto kutoka kwa hita na upinzani dhidi ya shinikizo la nje.

Ufanisi wa mzunguko wa Carnot
Ufanisi wa mzunguko wa Carnot

Baada ya hapo, mfumo hutengwa, ambayo husababisha tena upanuzi wa quasi-static adiabatic ndani yake hadi joto lake lifikie lile la friji. Kwa aina hii ya upanuzi, kazi fulani ya kupinga shinikizo la nje pia inafanywa na mfumo wa thermodynamic. Katika hali hii, mfumo huletwa kwenye jokofu, na kwa kuongezeka kwa shinikizo kwa kuendelea, inasisitizwa hadi hatua fulani, kama matokeo ambayo huhamisha kikamilifu nishati ya joto iliyokopwa kutoka kwa heater hadi hifadhi ya pili. Mzunguko wa Carnot ni wa kipekee kwa kuwa hauambatani na upotezaji wowote wa joto. Kinadharia, mpango kama huo unaweza kuitwa mashine ya mwendo wa kudumu. Hii ni kwa sababu ufanisi wa joto wa mzunguko wa Carnot, kulingana na halijoto ya jozi ya tanki, utakuwa wa juu zaidi kila wakati. Hata hivyo, bado hakuna mtu ambaye ameweza kuunda mashine ambayo ufanisi wake wa joto ungezidi asilimia thelathini ya ile inayoruhusiwa na mchakato wa mzunguko wa Sadi Carnot.

Reverse Carnot mzunguko
Reverse Carnot mzunguko

Na mchakato huu unaitwa bora kwa sababu nibora zaidi kuliko mizunguko mingine inaweza kubadilisha joto kuwa kazi muhimu. Kwa upande mwingine, kwa sababu ya ugumu wa kupanga na kutekeleza michakato ya isothermal, matumizi yake katika injini halisi ni ngumu sana. Kwa ufanisi wa juu zaidi wa uhamishaji joto, mashine kama hiyo lazima itenganishwe kabisa na mazingira ya nje, ambayo kwa kweli ni karibu haiwezekani.

Mzunguko wa nyuma wa Carnot ni msingi wa kanuni ya uendeshaji wa pampu ya joto, ambayo, tofauti na jokofu, lazima itoe nishati nyingi iwezekanavyo kwa kitu cha moto, kama vile mfumo wa kuongeza joto. Baadhi ya joto hukopwa kutoka kwa mazingira, ambayo yana joto la chini, nishati iliyobaki inayohitajika hutolewa wakati wa utendaji wa kazi ya mitambo, kama vile compressor.

Ilipendekeza: