Айналма немесе циклдылык процесстері

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 4 бет
Таңдаулыға:

Айналма немесе циклдылык процесстері.

Термодинамиканың екінші заңына Клаузиус «Дене өздігінен жылуын екінші денеге бере алмайды деген», кейіннен неміс ғалымы Клаузиус «Периодты машина жұмыс істеу үшін оған екі түрлі температура қажет және оның бреуі ыстық екіншісі суық болу керек сол кезде ол әрдайым жұмыс істейді деген».

Ол үшін мысалы белгілі бір жұмыс істейтін циклді алайық (сурет 1) .

Мысалы: насос арқылы су сорып аламызда оны қазандыққа жібереміз, қазандықта су ысып буға айналады. Қазандықтан шыққан бу, бу ысытуға барады онда ол белгілі бір температураға дейін ысытамыз. Бу ысытудан шыққан бу - бу двигателіне барады, онда термодинамианың бірінші заңы орындалып жарты бу механылық энергияға айналады, ал қалғаны суытқышқа барып, қайтадан суға айналып насосқа қайта барады. Осылай бірнеше процестің бірінен соң бірі қайталануынциклдеп атаймыз. Суретте көрсетілген көк сызық - судың белгісі, ал қызыл - будың белгісі және жүретін жолдары.

Алдында белгілі болғандай, құнсыз сыртқы күй кезіндегі, тік және кері бағыттағы қайтымсыз процесстер өтеді. Процесстердің бағыттылығы және олардың өтуінің жалпы түрін, жылудинамикасының екінші заңымен анықтайды.

Техникалық жылудинамикасында екінші заңды қолданады да, жылулық процесс жағдайы кезіндегі, жылулықтың механикалық жұмысқа айналуын анықтайды. Сонымен, жылудинамикасының бірінші заңынан шығатын жылулық пен жұмыс аралық, санды қатынастары сақталуы тиіс. Жылулық қозғалтқышында, толассыз жұмыс атқарылуы үшін, айналмалы процесс қажет. Жұмыстың денеА - В - С - Д - А(4. 1 сурет) тұйықталған қисық сызық бойынша, бірнеше есе өзінің жағдайын өзгертеді және бастапқы жағдайына А қайтадан қайтып келеді. Сонымен, жұмыстық дененің бастапқы және соңғы жағдайы бір біріне ұқсас. А - В - Сучаскесіндегі қаралып отырған айналмалы процессінде, жұмыстық дене кеңейеді (тік жүріс) және ол кезде, АВСС1А1ауданында оң кеңею жұмысы атқарады.

Бұл жұмыстың атқарылуы, q1меншікті жылулықты жеткізуде және жылудинамикасының бірінші заңына сәйкес, өтетін UC- UAменшікті ішкі энергияның өзгеруіне, сәйкес қатынасы:

q1=UC+UA+ℓкең(2. 1)

Басқа учаскесінде, жұмыстық дене бастапқы жағыдайынаАқайта келеді (кері жүріс) (4. 1 сурет) бұл жағдайда олС-Д-Асызығы бойымен сығылады да, сығылу жұмысының шығыны (ℓсығ), көрсетілген СДАА1С1ауданы. Ұқсастық бойынша, тік жүріске мына қатынаспен шығады:

q2'=(UC- UA) + ℓсығ

Сығылу жұмысы (ℓсығ) мем кеңею (ℓкең) жұмыстарының айырмасы, бір циклдағы қозғалтқыштың пайдалы жұмысын (ℓ) көрсетеді:

ℓ=ℓкең- ℓсығ(2. 3)

Бұл процесс, кайтымды ма немесе қайтымсыз процесс пе, оған бағынышсыз. Қайтымды процесс кезінде, бұл меншікті жұмыс санды түрінде, тұйық қисық сызықтыА-В-С-Д-Аауданға тең.

Ішкі энергия (), жұмыстық дененың бастапқы жағдайына, қайта оралына байланысты өзгереді.

Циклдың пайдалы жұмысын (ℓ) алу үшін, кеңею жұмысы (ℓкең) сығылу жұмысынан (ℓсығ) көп болуы қажет.

(2. 1), (2. 2) және (2. 3) формулаларынан анықтаймыз:

ℓ=q1- q2(2. 4)

мұндағы, q1- кеңею сызығыА-В-Сбойынша жеткізілетін меншіккті санды жылу; q2- сығылу сызығыС-Д-Абойынша, алып кетірілетін меншікті санды жылулық.

Сонымен, айналмалы процессті жүзеге асыру үшін, жылулық - жұмыстық денеге жеткізілуі және одан алып кетілуі тиіс. Жалпы түріндегі, учаскенің айналмалы процессінде, жылулықты жеткізу, кеңею учаскесмен, ал сол сияқты жылулықты алып кету учаскесінде - сығылу учаскесмен бірдей болмайды, себебі жеткізу процессі мен жылулықты алып кету циклдары, сығлу кезінде өткізілуі мүмкін, сол сияқты кеңеюде де солай.

Сірә, циклдың барлық пішініне жинақталып жеткізілген жылулықты мына теңдеумен шешеді:

q=q1-q2=q1-q2(2. 5)

Демек, циклда аткқарылған жұмыс (ℓ), айналмалы процесстегі жұмыстың денеге жеткізілген санды жылулық пен осы процесстен алып кетілген санды жылулықтың (q2) айырмасына тең, яғни:

ℓ=q1-q2(2. 6)

Жылулықты жеткізуге және алып кету үшін, жылулық көздері қажет. Егер жылу көзі жұмыстық денеге жылу берсе, онда оны, жылулық беруші немесе жылулықтың жоғарғы температурасыныңТкөзі деп атайды, ал егерде, жұмыстық денеден жылу алатын болса, оны жылу қабылдаушы немесе төменгі көзі деп атайды.

Сонымен, жылудинамикалық жүйе дегеніміз -айналмалы процессті атқарушы; олар жұмыстың денеден, жұмыс объектісінен, жылулық беруші және жылулық қабылдаушылардан құралады.

Жылулық циклының бағалануына арналған, алмағайып көрсеткіші болып - ПӘК саналады да, санды жылулықтың пайдалы жұмысқа түрленуінің, жеткізілген жылулық санына қатынасы жатады. Егер, циклдар қайтымды процесстерден түратын болса, онда оны идеалды циклдар деп, ал оның ПӘК - термиялық деп аталады.

(2. 7)

Сонымен, термиялық ПӘК циклы, әр уақытта бірден кем, себебі q2>0. Бұл нақтылы жағдайдағы айналмалы процесс кезінде, сөзсіз болатын шығын, кейде өте көп циклге жеткізілетін жылулықты (q1) 50…75% құрайды.

Егерде, жылу қабылдағыштан меншікті мөлшерлі жылу бөлінсе және жылубергішке (q1) беретін болса және бұл кезде меншікті жұмыс () атқарылса, ондаq1-q2- жылуды (q2) алып кетуге жұмсалатын меншікті жұмыс.

Идеалды цикл үшін

(2. 8)