آلة كظومة

آلة كظومة في الهندسة الميكانيكية والكيمياء (بالإنجليزية: Adiabatic Machine)

مخطط درجة الحرارة والانتروبي: تغير غير عكوسي في حالة البخار الخارج من التوربين (يسار) ، وضغط البخار الداخل (يمين ) . Tu هي درجة حرارة الغرفة .

يفتقر محتوى هذه المقالة إلى الاستشهاد بمصادر. فضلاً، ساهم في تطوير هذه المقالة من خلال إضافة مصادر موثوقة. أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها. (يناير 2016)

هي آلة لا تسخن ولا تبرد ، أي لا يحدث فيها تبادل حراري ولذلك يوصف مبدأ عملها ب عملية كظومة . ولكنها ليست عملية متساوية الاعتلاج وإنما تستغل تغير الإنتروبي للتحريك . مثل تلك الآلة التوربين الذي يدور بالبخار ويؤدي شغلا ميكانيكيا. يدخله بخار مضغوط ويحتك بريش التوربين ويخرج البخار من المخرج متمددا مما يزيد إنتروبيا الغاز ، ويحدث ذلك بدون تبادل حراري بين النظام والوسط المحيط ، أي أن Q = 0 ولذلك تسمى الآلة "ألة كظومة" . ويوضح الرسم البياني تغير الحالة للآلة عن طريق مخطط درجة الحرارة والإنتروبي ، حيث تعطي المنحنيات تغير الإنتروبي S كدالة لدرجة الحرارة T. وهي كما نرى لا تختلف عن مخطط الإنثابي H والإنتروبي S .

كفاءة الآلة

نقوم بتطبيق القانون الأول للديناميكا الحرارية على النظام المفتوح:

{\dot {Q}}+{\dot {W_{\mathrm {t} }}}={\dot {H}}_{\mathrm {2} }-{\dot {H}}_{\mathrm {1} }+{\dot {m}}\cdot g\cdot \left(z_{\mathrm {2} }-z_{\mathrm {1} }\right)+{{\dot {m}} \over 2}\cdot \left(c_{\mathrm {2} }^{2}-c_{\mathrm {1} }^{2}\right)

وبقسمة المعادلة على كتلة الغاز الداخل مع اهمال الطاقة الخارجية ${\dot {m}}\cdot g\cdot \left(z_{\mathrm {2} }-z_{\mathrm {1} }\right)+{{\dot {m}} \over 2}\cdot \left(c_{\mathrm {2} }^{2}-c_{\mathrm {1} }^{2}\right)$ واعتبار التغير في كمية الحرارة $dQ=0$ نحصل على معادلة الشغل :

\ w_{t}=h_{2}-h_{1}

وكما نرى نجد أن الشغل الميكانيكي يساوي فرق الإنثالبي ( وهو طبقا للتعريف الترموديناميكي يكون سالبا الإشارة ، حيث أنه الشغل الذي تؤديه الآلة) . وبذلك نحسب كفاءة التوربين:

\eta _{\rm {gT}}={\frac {h_{1}-h_{2}}{h_{1}-h_{\rm {2is}}}}

وكفاءة الضاغط:

\eta _{\rm {gV}}={\frac {h_{\rm {2is}}-h_{1}}{h_{2}-h_{1}}}

الشغل الناتج والطاقة المفقودة

طبقا ل القانون الثاني للديناميكا الحرارية تنطبق المعادلة :

\ Tds=\delta {q}+\delta {w_{\rm {diss}}}

وحيث أنه لا يوجد تبادل حراري فتكون ( $\delta {q}=0$ ),

ونستنتج من تلك المعادلة أن المساحة المحصورة في مخطط درجة الحرارة والإنتروبي (أحمر) تمثل الشغل الناتنج .

والطاقة المفقودة ولم تتحول إلى شغل ميكانيكي ، تبلغ:

ex_{\rm {verl}}=T_{U}\cdot \Delta {s_{\rm {irr}}}

وهي ممثلة في المخطط بالمساحة المحصورة أسفل درجة حرارة الغرفة Tu .

انظر أيضا

بوابة الكيمياء
بوابة كيمياء فيزيائية
بوابة الفيزياء

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.