Karno ciklas: Skirtumas tarp puslapio versijų
Ištrintas turinys Pridėtas turinys
S Automatinis sutrumpinimų taisymas (http://www.vlkk.lt/lit/nutarimai/rasyba/sutrumpinimai.html). |
|||
Eilutė 12:
# '''Grįžtamasis [[Izoterminis procesas|izotermininis]] dujų plėtimasis esant "karštai" temperatūrai, T<sub>H</sub> (izoterminis šilumos papildymas).''' Per šį etapą (A į B paveikslėlyje 1, 1 į 2 pav. 2) besiplečiančios dujos atlieka stūmoklio darbą aplinkoje. Dujų plėtimasis varomas absorbcijos kiekiu Q<sub>1</sub> karščio iš aukštos temperatūros šaltinio.
# '''Izentropinis (Grįžtamojo adiabatinio proceso, t. y. įvykstančio be šilumo praradimo ar įgijimo) dujų plėtimasis (izentropinis darbo našumas / išeiga).''' Dėl šio etapo (B į C paveikslėlyje 1, 2 į 3 pav. 2) stūmoklis ir cilindras turi prielaidą būti termiškai izoliuoti, tokiu būdu jie nei vienas nei kitas neįgija ar nepraranda šilumos. Dujos plečiasi toliau, atliekančios darbą apie aplinką. Dujų plėtimasis priverčia jas atvėsti iki "žemos" temperatūros, ''T''<sub>''C''</sub>.
# '''Grįžtamasis izoterminis dujų suslėgimas esant "žemai" temperatūrai, ''T''<sub>''C''</sub>. (izotermins karščio atmetimas)''' (C į D paveikslėlyje 1, 3 į 4 pav. 2) Dabar atliekamas darbas dujų aplinkoje, sukeliantis šilumos kiekį Q<sub>2</sub> dujoms ištekėti į žemos temperatūros rezervuarą.
Eilutė 22:
=== Temperatūros-entropijos diagrama ===
[[Vaizdas:CarnotCycle3.png|300px|thumb|right|Apibendrintas termodinaminis ciklas, įvykstantis tarp karšto rezervuaro prie temperatūros T<sub>H</sub> ir šalto rezervuaro prie temperatūros T<sub>C</sub>. [[Antrasis termodinamikos dėsnis|Antruoju termodinamikos dėsniu]] teigiama, jog ciklas negali tęstis išorinės temperatūros diapazone nuo T<sub>C</sub> į T<sub>H</sub>. Raudona sritis (t. y. raudonas plotas) Q<sub>C</sub> yra energijos kiekis, pakeistas tarp sistemos ir šalto rezervuaro. Balta sritis W yra darbo energijos kiekis, pakeistas sistemos jos aplinkos. Šilumos kiekis, pakeistas karštu rezervuatu yra iš dviejų suma. Jei sistema veikia kaip variklis, tai procesas juda pagal laikrodžio rodyklę aplink kilpą, o jei sistema veikia kaip šaldytuvas, tai procesas vyksta prieš laikrodžio rodyklę. Ciklo veiksmingumas yra balto ploto santykis (darbas), padalintas baltos ir raudonos srities suma (absoliuti šiluma).]]
Karno variklio ar šaldytuvo funkcionavimas geriausiai yra suprantamas naudojant temperatūros-entropijos (TS) diagramą, kurioje termodinaminė būsena yra tiksliai nubrėžta iki taško kreivėje su [[entropija]] (S) kaip horizontali ašis ir temperatūra (T) kaip vertikali ašis. Sistemoje su fiksuotų dalelių skaičiumi, bet koks taškas grafike nusakys tam tikrą sistemos būseną. Termodinaminį procesą vaizduos kreivė, jungianti pradinę padėtį (A) ir galutinę padėtį (B). Plotas po kreive bus lygus:
Eilutė 77:
'''Karno teorema''' yra formalus šio fakto trumpas išdėstymas: ''Ne variklis, veikiantis tarp dviejų šilumos rezervuarų gali būti veiksmingesnis, bet Karno variklis, veikiantis tarp tų pačių rezervuarų'' Taigi, Lygtis 3 duoda maksimalų naudingumo koeficientą, galimą bet kokiam varikliui, naudojančiam atitinkamas temperatūras. Išvada Karno teoremai teigia, jog: ''Visi grįžtami varikliai, veikiantys tarp tų pačių šilumos rezervuarų yra vienodai veiksmingi.'' Pertvarkant lygties dešiniąją pusę duoda tai, kas gali būti lengviau suprantama lygties forma. Būtent, kad teorinis didžiausias šiluminio variklio naudingumo koeficientas yra lygus temperatūros skirtumui tarp karšto ir šalto rezervuaro padalinus iš karšto rezervuaro absoliutinės temperatūros. Norint rasti absoliutinę temperatūrą [[Kelvinas|kelvinais]], reikia pridėti 273.15 laipsnius prie [[Celsijus|Celsijaus]] temperatūros. Žvelgiant į šią formulę įdomus faktas tampa akivaizdus. Sumažinant šalto rezervuaro temperatūrą, didesnį poveikį turės šiluminio variklio ribos efektyvumui negu padidinant karšto rezervuaro temperatūrą ta pačia suma. Realiame pasaulyje tai gali būti sunku pasiekti, nes šaltas rezervuaras dažnai yra egzistuojanti aplinkos temperatūra.
Kitais žodžiais, didžiausias veiksmingumas (t. y. naudingumo koeficientas) yra pasiekiamas tik tada, kai cikle nėra sukurtos naujos entropijos. Priešingu atveju, kadangi entropija yra padėties funkcija (būsena), reikalingas šilumos išmetimas į aplinką, norint atsikratyti perteklinės entropijos, lemiantis efektyvumo sumažėjimą. Todėl Lygtis 3 parodo bet kokio [[Grįžtamojo proceso (termodinaminio)|grįžtamojo]] šiluminio variklio naudingumo koeficientą.
=== Realių šiluminių variklių efektyvumas ===
Eilutė 88:
: <math>\langle T_C\rangle = \frac{1}{\Delta S} \int_{Q_{out}} TdS </math>
kuriomis šiluma yra tiekiamas galingumas ir našumas (t. y. gamybinis pajėgumas, galia) nurodyta tvarka. Atitinkamai pakeičiant ''T<sub>H</sub>'' ir ''T<sub>C</sub>'' Lygtyje (3) <''T<sub>H</sub>''> ir <''T<sub>C</sub>''>.
Karno ciklui ar jo atitikmeniui, <''T<sub>H</sub>''> yra aukščiausia pasiekiama temperatūra ir <''T<sub>C</sub>''> žemiausia. Kitiems mažiau efektyviems ciklams, <''T<sub>H</sub>''> bus žemesnė negu ''T<sub>H</sub>'' , o <''T<sub>C</sub>''> bus aukštesnė negu ''T<sub>C</sub>''. Tai gali padėti paaiškinti, pavyzdžiui, kodėl [[pakartotinas pašildytojas]] arba [[regeneratorius]] gali pagerinti šilumos efektyvumą.
| |||