Термодинамика заңдарын түсіндіретін физика таныстырылымы

Тоңазытқыш Мәшинелер

Термодинамиканың бірінші заңын жалпы еске түсіру

Жүйеге берілген жылу Q оның ішкі энергиясының Δ U өзгерісіне және жүйенің сыртқы денелерге қарсы істейтін А жұмысына жұмсалады. Оның формуласы:

Изо процесс

Изо- бір шаманың тұрақты болуы (температура, қысым, көлем).

Изо процесстің түрлері:

1. изобаралық процесс

2. изохоралық процесс

3. изотермалық процесс

4. адиабаталық процесс

изобаралық процесс

Қысым тұрақты, яғни p= const. т e мпература (T) мен көлемі (V) өзгеретін термодинамикалық процесс изобаралық процесс деп атайды.

P- const.

T ↑, V↑

Q= Δ U+ A

изохоралық процесс

Газдың көлемі тұрақты, яғни V=const. , ал температура (T) мен қысым (V) өзгеретин термодинамикалық процесті изохоралық процесс деп айтады.

V= const.

T ↑, P ↑

Q= Δ

изотермалық процесс

Температура тұрақты, T=const. яғни, ал P қысым мен V көлем өзгеретін термодинамикалық процесті изотермалық процесс деп аталады.

T= const.

V ↑, P ↓

Q=A

адиабаталық процесс

Жылу алмасусыз жүретін процесс адиабаталық процесс деп аталады.Газдың ішкі энергиясы оны сығатын сыртқы күштердің атқаратын жұмысы есебінен артады.

Q= const.

Δ U + A=0

Δ U=-A

Термодинамиканың екінші заның жалпы еске түсіру

Термодинамиканың екінші заңы ішкі энергияның механикалық энергияға айналуына шек қояды. Бұл қоршаған ортада алынған жылу есебінен ғана, яғни бір дененің салқындау есебінен ғана жұмыс істейтін мәшине жасай мүмкін еместігін білдіреді.Сондықтан термодинамиканың екінші заңын көбіне былай тұжырымдайды: екінші ретті мәңгі қозғалқыш жасау мүмкін емес.

Жылу қозғалтқыштары

Жылу мәшинелері(немесе қозғалтқыштары) деп жүйенің ішкі энергиясының бір бөлігін механикалық энергияға айналатын және соның есебінен жұмыс істейтін құрылғыларды айтады.

Жылу қозғалтқыштарының жұмыс істеу принціпі

Газдың ішкі энергиясының механикалық энергияға айналмай қалған бөлігі, салқындатқыш рөлін атқаратын тоңазытқыш деп аталатын сыртқы ортаға беріледі. Сонымен, барлық жылу қозғалтқштарының құрылымы үшін негізгі бөліктен тұрады: отынның энергиясы бөлініп шығатын қыздырғыш; бу немесе газ болып табылатын жұмыс денесі; пайдаланынбай қалған жылу мөлшерін алатын тоңазытқыш. Жылу қозғалтқыштары қызметінің сызба нұсқасы мына суретте келтірілген:

Жылу қозғал т қышының жұмысын істеу процесіне жұмыстық дене қыздырғыштан жылудың біраз мөлшерін алады және

A= -

жұмыс жасай отырып, оның бір бөлігін механикалық энергияға айналдырады.

Механикалық энергияға айналмай қалған жылу мөлшерін жұмыстық дене тоңазытқышқа береді.

Энергияның сақталу және айналу заңы бойынша,

Іштен жанатын қозғалтқыш

Іштен жану қозғалтқышы , мотор– жанған отынның химикалық энергиясын механика жұмысқа түрлендіретін жылулық қозғалтқыш . Іс жүзінде жарамды алғашқы газдық Іштен жану қозғалтқышын француз механигі Э.Ленуар құрастырды (1860). 1876 жылы неміс өнертапқышы Н. Отто жетілдірілген 4 тактілі газдық Іштен жану қозғалтқышын жасады . Бу машиналы қондырғымен салыстырғанда Іштен жану қозғалтқышы қарапайым ( Іштен жану қозғалтқышыта энергияны түрлендіргіш бір буын – бу қазанды агрегат болмайды ), жинақы , қуат бірлігіне келетін массасы аз әрі тиімді болып келеді . Бірақ Іштен жану қозғалтқышына жоғары сапалы отын (газ, мұнай ) қажет .

Іштен жанатын қозғалтқышың жұмыс істеу тәсілі

1-тактіні жанғыш қоспаның цилиндрге ену тактісі деп атайды . Бұл тактіде поршень жоғары өлі нүктеге жылжиды , сол кезде ену клапаны ашылып , жанғыш қоспа карбюратордан цилиндрге келеді (қ. 1-сурет). 2-такт – сығылу тактісі…