Οι θερμικές μηχανές μετατρέπουν θερμότητα σε έργο με κυκλική μεταβολή ενός μέσου ανάμεσα σε μια θερμή και μια ψυχρή δεξαμενή. Η ενότητα εξηγεί την ατμομηχανή και τον βενζινοκινητήρα και ορίζει τον συντελεστή απόδοσης e = W/Qh.
Β΄ Λυκείου · Φυσική θετικών · 25 λεπτά
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Θερμικές μηχανές είναι οι διατάξεις που μετατρέπουν θερμότητα σε μηχανικό έργο.
Το 1712 ο Newcomen έφτιαξε την πρώτη ατμομηχανή για άντληση νερού από ορυχεία· το 1769 ο Watt τη βελτίωσε για πολλές χρήσεις, και ακολούθησε η βιομηχανική επανάσταση.
Στην ατμομηχανή ο ατμός υψηλής πίεσης από τον λέβητα σπρώχνει το έμβολο, βγαίνει με χαμηλή πίεση, υγροποιείται στον συμπυκνωτή και το νερό γυρίζει στον λέβητα. Στον βενζινοκινητήρα τα θερμά καυσαέρια σπρώχνουν το έμβολο.
Το μέσον εκτελεί κυκλική μεταβολή: παίρνει θερμότητα Qh από δεξαμενή υψηλής θερμοκρασίας Th, παράγει έργο και δίνει θερμότητα Qc σε δεξαμενή χαμηλότερης θερμοκρασίας Tc.
Δεξαμενή θερμότητας είναι σώμα που κρατά σταθερή θερμοκρασία όταν παίρνει ή δίνει θερμότητα: π.χ. λέβητας και συμπυκνωτής, ή καύσιμο στον κύλινδρο και περιβάλλον.
Συντελεστής απόδοσης e = W/Qh· με W = Qh − |Qc| προκύπτει e = 1 − |Qc|/Qh.
Τυπικές αποδόσεις: ατμομηχανές έως 18% (με στρόβιλο έως 40%), βενζινομηχανές περίπου 20%, ντίζελ 35% έως 40%. Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν και τον κύκλο Otto του βενζινοκινητήρα.
Τι είναι ο συντελεστής απόδοσης μιας θερμικής μηχανής;
Ο λόγος του ωφέλιμου έργου προς τη θερμότητα που της δίνουμε από τη θερμή δεξαμενή: e = W/Qh. Αφού W = Qh − |Qc|, ισχύει και e = 1 − |Qc|/Qh.
Γιατί η θερμική μηχανή δουλεύει με κυκλική μεταβολή;
Για να γυρίζει το μέσον στην αρχική του κατάσταση και να επαναλαμβάνεται η ίδια διαδικασία συνεχώς. Στην ατμομηχανή το νερό γίνεται ατμός, περνά από τον κύλινδρο και τον συμπυκνωτή και επιστρέφει στον λέβητα.
Πόση απόδοση έχουν οι πραγματικές μηχανές;
Κατά το βιβλίο: ατμομηχανές έως 18%, με στρόβιλο έως 40%, βενζινομηχανές περίπου 20%, μηχανές ντίζελ 35% έως 40%.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.