Layunin ng mga heat engine. Ang mga pangunahing elemento ng mga thermal machine ng cyclic action.
Circular thermodynamic na proseso (cycle). Ikot ng Carnot.
Isang mainam na makinang pampainit na tumatakbo sa ikot ng Carnot. Pinakamataas na kahusayan thermal engine.
Thermodynamic na sukat ng temperatura. Pagkakapantay-pantay ng ganap at thermodynamic na temperatura.
Mga makina ng pagpapalamig (mga heat pump).
Dynamic na pag-init.
Magnetohydrodynamic generators.
solar radiation.
Ang mga heat engine ay mga makina na gumagamit ng enerhiya ng thermal motion ng isang substance o isang electromagnetic field. Ang mga heat engine ay nahahati sa mga makinang pampainit, na nagko-convert ng enerhiya ng magulong thermal motion ng mga particle ng isang substance o isang electromagnetic field sa enerhiya ng isang regular na mekanikal na paggalaw ng mga macroscopic system, at mga makina ng pagpapalamig, na nagbibigay ng paglipat ng init mula sa mga system na may mas mababang temperatura patungo sa mga system na may mas mataas na temperatura. Tulad ng nalalaman, ang kusang paglipat ng init ay sinusunod sa kalikasan lamang mula sa mga sistema na may mas mataas na temperatura sa mga sistema na may mas mababang temperatura, na humahantong sa pagkakapantay-pantay ng mga temperatura ng mga sistemang ito.
Ang mga pangunahing isyu ng paglikha ng mga thermal engine ng cyclic (periodic) na aksyon ay unang iniharap at nalutas ng French engineer at scientist na si S. Carnot (1796 - 1832) sa kanyang akdang "Reflections on the driving force of fire and on machines capable of develop this puwersa", na inilathala noong 1824. at may kabuuang 45 na pahina. Ang konseptong istilo ng pag-iisip ni Carnot, na isinasaalang-alang ang mga proseso sa isang heat engine mula sa pinaka-pangkalahatang mga posisyon batay sa ugnayan sa pagitan ng mekanikal at thermal na mga galaw, ay hindi agad naunawaan kahit ng mga kilalang siyentipiko tulad ng Laplace, Fourier, Ampère, Arago, Gay -Lussac, atbp. Ang gawa ni Carnot ay nakatanggap ng pangkalahatang pagkilala 10 taon lamang pagkatapos ng publikasyon noong 1834 ng isang artikulo ni E. Clapeyron, kung saan ang mga ideya ni Carnot ay ipinakita sa isang naa-access na mathematical form gamit ang mga visual na graphics na naglalarawan ng mga thermodynamic na proseso.
Sa pagbabawas mula sa mga disenyo at detalye ng mga heat engine na ginamit, tinukoy ni Carnot ang tatlong pangunahing mahahalagang elemento ng anumang cyclic heat engine: 1) pampainit na may temperaturang T 1 na nagsisilbing reservoir para sa ginamit na thermal energy, 2) refrigerator may temperaturang T 2< Т 1 , который также является резервуаром тепловой энергии и используется для сброса теплоты при работе двигателя, 3) nagtatrabaho katawan, na sa proseso ng pagsasagawa ng isang cycle ay nagsasagawa ng mekanikal na gawain.
Ikot ay isang thermodynamic na pabilog na proseso, kung saan ang panghuling estado ng system ay tumutugma sa paunang estado nito. Sa mga diagram ng mga prosesong thermodynamic, kung saan ang anumang pares ng mga thermodynamic na dami ay maaaring gamitin bilang mga variable at ang bawat punto ng eroplano ay nagpapahiwatig ng ilang estado ng balanse, ang cycle ay inilalarawan sa pamamagitan ng isang closed curve. Sa mga sumusunod, ipinapalagay na walang mga pagkawala ng enerhiya, ang lahat ng mga proseso ng pag-ikot ay nababaligtad, at ang heater, cooler, at working fluid ay nasa equilibrium states lamang. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang kahusayan ng mga heat engine ay pinakamalaki.
Sa panahon ng cycle, ang gumaganang fluid ng isang heat engine ay tumatanggap ng isang halaga ng init Q 1 mula sa heater, nagsasagawa ng trabaho A at nagbibigay ng isang tiyak na halaga ng init Q 2< Q 1 холодильнику. Все процессы совершаются quasi-static, na nagsisiguro sa kanilang reversibility. Kung walang pagkawala ng enerhiya na nauugnay sa alitan at paglipat ng init sa panlabas na kapaligiran (isang perpektong makina ng init), ayon sa unang batas ng thermodynamics
Q 1 \u003d A + Q 2. (3.1)
Dahil ang nagtatrabaho na katawan ay bumalik sa orihinal nitong estado, ang kumpletong pagbabago nito panloob na enerhiya bawat cycle
Sa pamamagitan ng kahulugan, ang kahusayan ng isang heat engine
Halaga ng kahusayan η depende sa working fluid cycle. Iminungkahi ni Carnot ang isang cycle, na kalaunan ay pinangalanan sa kanya - cycle ng carnot, na nagbibigay ng pinakamataas na halaga ng kahusayan, kung ang pinakamataas na temperatura ng pampainit at ang pinakamababang temperatura ng refrigerator ay ibinigay. Gayunpaman, hindi posible na ipatupad ang siklo ng Carnot sa pagsasanay; samakatuwid, ginagamit lamang ito sa mga teoretikal na pag-aaral. Ang iba pang mga cycle ay natagpuang ginagamit sa mga tunay na heat engine, kabilang ang Otto cycle (mga carbureted engine panloob na pagkasunog), ang Diesel cycle (diesel engines), ang Clausius-Rankine cycle (liquid mga rocket engine) atbp.
Ang mga batas ng thermodynamics ay hindi nakasalalay sa pisikal na katangian ng gumaganang likido, samakatuwid, upang mahanap ang kahusayan. ng isang heat engine na gumagana ayon sa Carnot cycle, ito ay pinakamadaling gamitin bilang gumaganang fluid perpektong gas. Carnot cycle para sa perpektong gas ipinapakita sa VP diagram (Larawan 3.1). Ang cycle na ito 12341 ay binubuo ng isotherms 12 sa temperatura ng pampainit T 1, adiabats 23, kung saan lumalawak ang thermally insulated gas, isotherms 34 sa refrigerator temperatura T 2 at adiabats 41, kung saan ang thermally insulated na gas ay naka-compress at bumabalik sa inisyal na equilibrium state 1. Sa isotherm section 12, ang gas ay tumatanggap ng halaga ng init mula sa heater, at sa isotherm na seksyon 34, binibigyan ng gas ang refrigerator ng dami ng init.
Steam engine. Ang unang praktikal na unibersal na steam engine ay nilikha ng imbentor ng Russia na si Ivan Ivanovich Polzunov at ang Englishman na si James Watt.
Sa kotse ni Polzunov, mula sa boiler, sa pamamagitan ng mga tubo, ang singaw na may presyon na bahagyang mas mataas kaysa sa atmospera ay ibinibigay nang halili sa dalawang cylinder na may mga piston. Upang mapabuti ang sealing, ang mga piston ay napuno ng tubig. Sa pamamagitan ng mga baras na may mga kadena, ang paggalaw ng mga piston ay ipinadala sa mga bubulusan para sa tatlong mga hurno na nagpapatunaw ng tanso.
Ang pagtatayo ng makina ng Polzunov ay natapos noong Agosto 1766. Ito ay may taas na 11 m, isang kapasidad ng boiler na 7 m3, isang taas ng silindro na 2.8 m, at isang kapangyarihan na 29 kW.
Ang makina ni Polzunov ay lumikha ng tuluy-tuloy na puwersa at siya ang una unibersal na makina, na maaaring magamit upang i-set in motion ang anumang mekanismo ng pabrika.
Sa steam engine ng D. Watt, dalawang cylinders ang pinalitan ng isang saradong isa. Ang singaw ay kumilos nang salit-salit sa magkabilang panig ng piston, itinulak muna ito sa isang direksyon, pagkatapos ay sa kabilang direksyon. Sa tulad ng isang double-acting machine, ang tambutso na singaw ay na-condensed hindi sa silindro, ngunit sa isang sisidlan na hiwalay dito - isang condenser. Ang katatagan ng bilis ng flywheel ay pinananatili ng isang sentripugal regulator. Ang pagbuo ng steam engine ay nakumpleto ni D. Watt noong 1784.
Ang pangunahing kawalan ng mga unang makina ng singaw ay mababa ang kahusayan. Para sa mga steam lokomotibo, ang kahusayan ay hindi lalampas sa 9%.
Mga thermal machine at transportasyon. Iba't ibang uri Ang mga thermal engine ay ang batayan ng modernong transportasyon. Mga thermal engine na naka-set sa mga sasakyan at lokomotibo, mga barkong ilog at dagat, sasakyang panghimpapawid at mga rocket sa kalawakan. Isa sa mga pinaka-karaniwang heat engine na ginagamit sa iba't-ibang mga sasakyan, ay isang panloob na combustion engine.
Mga thermal machine at seguridad kapaligiran.Ang patuloy na pag-unlad ng enerhiya, sasakyan at iba pang uri ng transportasyon, pagtaas ng pagkonsumo ng karbon, langis at gas sa industriya at para sa mga domestic na pangangailangan ay nagpapataas ng kakayahang matugunan ang mahahalagang pangangailangan ng tao. Gayunpaman, sa kasalukuyan, ang dami ng kemikal na gasolina na sinusunog taun-taon sa iba't ibang mga thermal engine ay napakalaki na ang proteksyon sa kapaligiran mula sa mga nakakapinsalang epekto ng mga produkto ng pagkasunog ay nagiging isang mahirap na problema.
Ang negatibong epekto ng mga thermal machine sa kapaligiran ay nauugnay sa pagkilos ng iba't ibang mga kadahilanan.
Una, kapag sinunog ang gasolina, ginagamit ang oxygen mula sa hangin sa atmospera, kaya unti-unting bumababa ang nilalaman ng oxygen sa hangin. Samantalang sa USSR ang dami ng oxygen na ginawa ng mga kagubatan sa ngayon ay lumampas sa dami ng oxygen na natupok ng industriya, sa USA, halimbawa, ang kagubatan ay nagpapanumbalik lamang ng 60% ng oxygen na ginagamit ng industriya.
Pangalawa, ang pagkasunog ng gasolina ay sinamahan ng paglabas ng carbon dioxide sa kapaligiran. Sa nakalipas na dalawampung taon, ang nilalaman ng carbon dioxide sa kapaligiran ng Earth ay tumaas ng humigit-kumulang 5%.
Ang mga molekula ng carbon monoxide ay may kakayahang sumipsip ng infrared radiation. Samakatuwid, ang pagtaas sa nilalaman ng carbon dioxide sa atmospera ay nagbabago sa transparency nito. Ang infrared radiation na ibinubuga ng ibabaw ng mundo ay lalong nasisipsip sa atmospera. Ang karagdagang makabuluhang pagtaas sa konsentrasyon ng carbon dioxide sa atmospera ay maaaring humantong sa pagtaas ng temperatura nito.
Pangatlo, kapag sinunog ang karbon at langis, ang kapaligiran ay nadudumihan ng nitrogen at sulfur compound na nakakapinsala sa kalusugan ng tao. Ang polusyon na ito ay lalong mahalaga sa malalaking lungsod at mga sentrong pang-industriya.
Mahigit sa kalahati ng lahat ng polusyon sa hangin ay nilikha ng transportasyon. Bilang karagdagan sa mga compound ng carbon monoxide at nitrogen, ang mga makina ng kotse ay naglalabas taun-taon ng 2-3 milyong tonelada ng tingga sa atmospera. Ang mga lead compound ay idinaragdag sa motor na gasolina upang maiwasan ang pagsabog ng gasolina sa makina, ibig sabihin, masyadong mabilis na pagkasunog ng gasolina, na humahantong sa pagbaba ng lakas ng makina at mabilis na pagkasira nito. Dahil ang mga makina ng sasakyan ay gumaganap ng isang kritikal na papel sa polusyon sa hangin sa lungsod, ang problema ng malaking pagpapabuti makina ng sasakyan kumakatawan sa isa sa mga pinaka-kagyat na problemang pang-agham at teknikal.
Ang isa sa mga paraan upang mabawasan ang polusyon sa kapaligiran ay ang paglipat mula sa paggamit ng mga carburetor gasoline engine sa mga kotse patungo sa paggamit ng mga diesel engine, na ang gasolina ay hindi naglalaman ng mga lead compound.
Ang promising ay ang pagbuo at pagsubok ng mga sasakyan na gumagamit ng de-kuryenteng motor na pinapagana ng isang baterya o isang makina na gumagamit ng hydrogen bilang gasolina sa halip na mga makina ng gasolina. Sa huling uri ng makina, kapag ang hydrogen ay sinunog, ang tubig ay nabuo.
) o vice versa - gumana sa init (refrigerator). Ang pagpapatakbo ng isang heat engine ay batay sa isang thermodynamic cycle na isinagawa ng isang gumaganang likido (gas, singaw ng tubig, atbp.). Para sa isang perpektong makina ng init, gumagana ang gumaganang fluid na katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng dami ng init na ibinibigay at inalis. Ang kahusayan ng isang heat engine ay nailalarawan sa pamamagitan ng salik ng kahusayan.
Modern Encyclopedia. 2000 .
Tingnan kung ano ang "HEAT MACHINE" sa iba pang mga diksyunaryo:
HEAT MACHINE- isang makina (heat engine, heat pump, atbp.), kung saan ang panloob na enerhiya ng gasolina ay na-convert sa mekanikal na enerhiya, na pagkatapos ay maaaring ma-convert sa elektrikal at anumang iba pang uri ng enerhiya, pati na rin ang isang makina na nagko-convert ng trabaho sa ...... Mahusay na Polytechnic Encyclopedia
Malaking Encyclopedic Dictionary
Ang heat engine ay isang aparato na nagko-convert ng thermal energy sa mekanikal na trabaho (heat engine) o mekanikal na trabaho sa init (refrigerator). Ang pagbabago ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagbabago ng panloob na enerhiya ng gumaganang likido sa pamamagitan ng ... ... Wikipedia
Isang makina (heat engine, heat pump, atbp.) kung saan ang init ay na-convert sa trabaho o trabaho sa init. Ang pagkilos ng isang heat engine ay batay sa isang pabilog na proseso (thermodynamic cycle) na isinagawa ng isang gumaganang likido (gas ... encyclopedic Dictionary
init ng makina- šiluminė mašina statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. init ng makina vok. Wärmekraftmaschine, f rus. init ng makina, f pranc. machine thermique, f … Fizikos terminų žodynas
Isang hanay ng mga espesyal na kagamitan na naka-mount sa isang chassis ng kotse off-road. Ang espesyal na kagamitan nito ay binubuo ng mga sumusunod na pangunahing system at unit: isang turbojet engine, isang rotary device, isang operator's cabin, ... ... Diksyunaryo ng Emergency
espesyal na pagproseso ng heat engine- šiluminė specialiojo švarinimo mašina statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Specialiojo švarinimo įrenginys, kuriame naudojamas aviacinis reaktyvinis variklis; švarinama dujų ir lašų arba tiktai dujų srautu. Gali buti…… Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas
- ... Wikipedia
- ... Wikipedia
Ang heat engine ay isang aparato na nagko-convert ng thermal energy sa mekanikal na trabaho (heat engine) o mekanikal na trabaho sa init (refrigerator). Ang pagbabagong-anyo ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagbabago ng panloob na enerhiya ng gumaganang likido sa pagsasanay ... ... Wikipedia
Mga libro
- Thermoelectricity, A. S. Bernstein. Gagawin ang aklat na ito alinsunod sa iyong order gamit ang teknolohiyang Print-on-Demand. Alam mo ba kung paano gumagana ang isang conventional thermal power plant? Ang karbon, na nasusunog sa mga hurno, nagpapainit sa mga boiler ...
- Thermoelectricity, A. S. Bernstein. Alam mo ba kung paano gumagana ang isang conventional thermal power plant? Ang karbon, na nasusunog sa mga hurno, ay nagpapainit sa mga boiler ng mga makina ng singaw. Ang mga makina ay nagtutulak ng mga electric generator na gumagawa ng kuryente ...
1. Thermal machine.
isang aparato na nagpapalit ng init sa mekanikal na trabaho (heat engine) o mekanikal na trabaho sa init (refrigerator). Ang pagbabagong-anyo ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagbabago ng panloob na enerhiya ng gumaganang likido sa pagsasanay, kadalasang isang likido o gas.
Sa madaling salita, mga thermal machine i-convert ang init sa trabaho o, sa kabaligtaran, gumana sa init.
Mga halimbawa ng mga heat engine: Internal combustion engine (ICE) a) carbureted na makina b) makinang diesel V) jet engine Mga steam at gas turbine.
1.1. Ang kasaysayan ng paglikha ng mga thermal machine.
Maraming naniniwala na ang kasaysayan ng mga makina ng singaw ay nagsimula lamang sa pagtatapos ng ika-17 siglo sa England. Ngunit hindi ito ganap na totoo.
Bumalik sa unang siglo BC, isa sa mga dakilang siyentipiko ng sinaunang Greece, Heron ng Alexandria, ang sumulat ng treatise na "Pneumatics". Inilarawan nito ang mga makina na gumamit ng enerhiya ng init. Ang pinaka-interesante para sa amin ay dalawang heat engine.
Eolipil - ang bola ng "Eol", umiikot sa paligid ng axis nito sa ilalim ng impluwensya ng singaw na lumalabas dito. Sa katunayan ito ayprototype ng hinaharap na steam turbines.
Ang isa pang kahanga-hangang kagamitan ng Bayani ng Alexandria ay ang pagmamaneho ng mga pintuan ng templo, na nagbubukas sa ilalim ng impluwensya ng apoy na nakasindi sa altar. Sa detalyadong pagsusuri sa masalimuot na sistemang ito ng mga mekanismo na makikita natinunang steam pump.
Ang lahat ng mga heat engine na nilikha ni Heron ng Alexandria ay ginamit lamang bilang mga laruan. Hindi sila in demand noong panahong iyon.
tunay na kuwento ang mga makina ng singaw ay nagsimula lamang noong ika-17 siglo. Isa sa mga unang lumikhagumaganang prototype ng steam engine, ay si Denis Papin. Ang steam engine ni Papen ay sa katunayan ay isang sketch lamang, isang modelo. Hindi niya kailanman nagawang lumikha ng isang tunay na makina ng singaw na maaaring magamit sa paggawa. 1680 Inimbento ang steam boiler noong 1681. Nilagyan ito ng 1690 safety valve. Siya ang unang gumamit ng singaw upang iangat ang isang piston at inilarawan ang closed thermodynamic cycle ng isang steam engine. 1707 Nagsumite ng isang paglalarawan ng kanyang makina. Ngunit ang kanyang mga gawa ay hindi nakalimutan sa loob ng millennia tulad ng kay Heron. Ang lahat ng kanyang mga ideya ay natagpuan ang aplikasyon sa susunod na henerasyon ng mga steam engine.
Kung napakahirap itatag nang eksakto kung sino ang una sa kasaysayan ng teknolohiya na lumikha ng isang steam engine, kung gayon kung sino ang unang nag-patent at nagsagawa ng kanyang steam engine ay tiyak na kilala. Noong 1698, ang Englishman na si Thomas Savery ang unang nagparehistropatent para sa isang aparato "para sa pag-aangat ng tubig at para sa pagkuha ng paggalaw ng lahat ng uri ng produksyon sa tulong ng puwersang nagtutulak ng apoy ...". Tulad ng makikita mo ang paglalarawan ng patent ay napakalabo. Sa katunayan, nilikha niya ang unang steam pump. Ang tanging magagawa niya ay magtaas ng tubig. Kasabay nito, ang kahusayan ng bomba ay napakababa, ang pagkonsumo ng karbon ay napakalaki. Samakatuwid, ang bomba ay pangunahing ginagamit sa mga minahan ng karbon. Nagbomba sila ng tubig sa lupa.
Noong 1712, nakita ng mundo makina ng singaw Thomas Newcomen. Isinama ang steam engine ng Newcomen pinakamahusay na mga ideya mula sa Papin steam engine at Severi steam pump. Sa loob nito, isang silindro ng singaw na may piston ang ginamit upang gawin ang paggalaw, tulad ng sa isang makina ng singaw ng Papin. Sa kasong ito, ang singaw ay nakuha nang hiwalay, sa isang steam boiler, tulad ng sa isang Severi steam pump.
Sa kabila ng isang seryosong tagumpay sa paglikha ng mga makina ng singaw, natanggap ng makina ng Newcomen ang pangunahing pamamahagi nito lamang bilang isang drive para sa mga bomba ng tubig. Ang pangunahing kawalan ng Newcomen steam engine ay ang malaking sukat nito at mataas na pagkonsumo ng karbon. Ang mga pagtatangkang gamitin ito upang magmaneho ng mga steamboat ay hindi matagumpay.
Mahigit 50 taon Steam engine Ang Newcomen ay nanatiling hindi nagbabago. Noong 1763, si James Watt, isang mekaniko sa Unibersidad ng Glasgow, ay hiniling na ayusin ang makina ng singaw ng Newcomen. Habang nagtatrabaho sa makina ng Newcomen, ang Watt ay dumating sa konklusyon na ito ay magandang pagbutihin ito.
Una, nagpasya si Watt na ang silindro ng singaw ay dapat panatilihing palaging mainit. Bawasan nito ang pagkonsumo ng karbon. Upang gawin ito, lumikha siya ng isang pampalapot upang palamig ang singaw. Ang susunod na bagay na gagawin niya ay baguhin kung paano gumagana ang silindro ng singaw. Kung sa Newcomen steam engine ang makina ay gumawa ng working stroke sa ilalim ng pagkilos ng atmospheric pressure, pagkatapos ay sa Watt steam engine, ang piston ay gumawa ng working stroke sa ilalim ng pagkilos ng steam pressure. Salamat sa ito, posible na dagdagan ang presyon sa silindro at bawasan ang laki ng steam engine.
Noong 1773, itinayo ni Watt ang kanyang unagumaganang steam engine. At noong 1774, kasama ang industriyalistang si Matthew Bolton, binuksan ni Watt ang isang kumpanya para sa paggawa ng mga makina ng singaw. Mula 1775 hanggang 1785, ang kumpanya ng Watt ay nagtayo ng 56 na steam engine. Mula 1785 hanggang 1795 144 naihatid na ng parehong kumpanya ang naturang mga makina. Naging maayos ang lahat at hiniling ni Bolton kay Watt na gumawa ng steam engine para sa kanyang bagong sheet-rolling plant.
Noong 1884, nilikha ni Watt ang unaunibersal na steam engine.Ang pangunahing layunin nito ay ang magmaneho ng mga makinang pang-industriya. Mula sa sandaling ito, ang makina ng singaw ay hindi na nakatali sa mga minahan ng karbon. Nagsisimula na itong gamitin sa mga pabrika, naka-install sa mga barko, at ang mga tren ay ginagawa.
Ang steam engine ng Watt ang gumawa ng teknolohikal na tagumpay sa teknolohiya. Nagbukas ito ng bagong panahon sa kasaysayan ng teknolohiya - ang panahon ng mga steam engine.
Ang unang steam car 1770. Si Jean Cugnot French engineer, ang nagtayo ng unang self-propelled cart na idinisenyo upang ilipat ang mga piraso ng artilerya
"nakababatang kapatid" - steam locomotive 1803 ¶ English inventor Dinisenyo ni Richard Trevithick ang unang steam locomotive. Pagkatapos ng 5 taon, nagtayo si Trevithick ng bagong steam locomotive. nakabuo siya ng bilis na hanggang 30 km / h. Noong 1816, nang walang suporta, nabangkarote si Trevithick at umalis patungong Timog Amerika.
Ang mapagpasyang papel ng 1781-1848. Ingles na taga-disenyo at imbentor na si George Stephenson 1814. Nagsimulang magtayo ng mga lokomotibo. 1823 Itinatag niya ang unang locomotive building plant sa mundo noong 1829. Sa kumpetisyon ng pinakamahusay na mga lokomotibo, ang "Rocket" steam locomotive ni Stephenson ay nakakuha ng unang pwesto. Ang lakas nito ay 13 hp at ang bilis ay 47 km/h.
Panloob na combustion engine 1860Inimbento ng mekanikong Pranses na si Lenoir ang internal combustion engine noong 1878. Ang German inventor na si Otto ay nagdisenyo ng four-stroke internal combustion engine. 1825 Ang German inventor na si Daimler ay lumikha ng gasoline internal combustion engine Sa parehong oras Gas engine ay binuo ni Kostovich sa Russia.
Espesyal na aparato. Carburetor.Ang inhinyero ng Aleman na si Rudolf Diesel ay nagdisenyo ng isang panloob na makina ng pagkasunog kung saan hindi isang nasusunog na halo ang na-compress, ngunit hangin. Ito ang pinakamatipid na mga makinang pang-init 1) tumatakbo sa murang gatong 2) may kahusayan na 31-44% noong Setyembre 29, 1913. Sumakay sa isang bapor patungong London. Kinaumagahan ay hindi nila siya nakita sa cabin. Pinaniniwalaan na nagpakamatay siya sa pamamagitan ng pagtapon sa tubig ng English Channel sa gabi.
1.2. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang heat engine.
Ang mga heat engine ay maaaring ayusin sa iba't ibang paraan, ngunit sa anumang heat engine ay dapat mayroong isang gumaganang sangkap o katawan na nagsasagawa ng mekanikal na gawain sa gumaganang bahagi ng makina, isang pampainit kung saan ang gumaganang sangkap ay tumatanggap ng enerhiya at isang refrigerator na kumukuha ng init mula sa nagtatrabaho katawan.
Ang gumaganang daluyan ay maaaring singaw ng tubig o gas.
1.3. Mga uri ng mga thermal machine.
Mayroong dalawang uri ng mga heat engine, depende sa direksyon ng mga prosesong nagaganap sa kanila:
1.
Mga makinang pampainiti-convert ang init mula sa panlabas na pinagmumulan sa gawaing mekanikal.
Mga makina ng pagpapalamigilipat ang init mula sa hindi gaanong init na katawan patungo sa mas mainit dahil sa gawaing mekanikal panlabas na pinagmulan.
Isaalang-alang ang mga ganitong uri ng mga heat engine nang mas detalyado.
1.3.1. Mga thermal engine.
Alam natin na ang paggawa sa isang katawan ay isa sa mga paraan upang baguhin ang panloob na enerhiya nito: ang gawaing ginawa, kumbaga, natutunaw sa katawan, nagiging enerhiya ng magulong paggalaw at pakikipag-ugnayan ng mga particle nito.
Ang isang heat engine ay isang aparato na, sa kabaligtaran, ay kumukuha ng kapaki-pakinabang na gawain mula sa "magulong" panloob na enerhiya ng katawan. Ang pag-imbento ng heat engine ay talagang nagpabago sa mukha ng sibilisasyon ng tao.
Ang isang schematic diagram ng isang heat engine ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod:
Tingnan natin kung ano ang ibig sabihin ng mga elemento ng scheme na ito.
nagtatrabaho katawan ang makina ay gas. Lumalawak ito, gumagalaw ang piston at sa gayon ay nagsasagawa ng kapaki-pakinabang na gawaing mekanikal.
Ngunit upang pilitin ang gas na palawakin, pagtagumpayan ang mga panlabas na puwersa, kinakailangan na painitin ito sa isang temperatura na mas mataas kaysa sa temperatura ng kapaligiran. Upang gawin ito, ang gas ay dinadala sa pakikipag-ugnay sa isang pampainit na nasusunog na gasolina.
Sa proseso ng pagkasunog ng gasolina, ang makabuluhang enerhiya ay inilabas, ang bahagi nito ay ginagamit upang mapainit ang gas. Natatanggap ng gas mula sa pampainit ang dami ng init Qn . Ito ay dahil sa init na ito na ang makina ay gumagawa ng kapaki-pakinabang na trabaho. A .
Ang lahat ng ito ay malinaw, ngunit ano ang refrigerator at bakit ito kailangan?
Sa isang solong pagpapalawak ng gas, maaari nating gamitin ang papasok na init nang mahusay hangga't maaari at gawin itong ganap na trabaho. Upang gawin ito, kailangan mong palawakin ang gas sa isothermally: ang unang batas ng thermodynamics, tulad ng alam natin, ay nagbibigay sa amin sa kasong ito A \u003d Qn.
Ngunit walang nangangailangan ng isang beses na extension. Ang makina ay dapat tumakbo nang paikot, pagbibigay ng pana-panahong pag-uulit ng mga paggalaw ng piston. Samakatuwid, sa pagtatapos ng pagpapalawak, ang gas ay dapat na i-compress, ibalik ito sa orihinal na estado nito.
Sa proseso ng pagpapalawak, ang gas ay nagsasagawa ng ilang kapaki-pakinabang na gawain A1. Sa proseso ng compression, ang positibong gawain A2 ay ginagawa sa gas (at ang gas mismo ay gumaganap ng negatibong gawain A2). Sa bandang huli kapaki-pakinabang na gawain gas bawat cycle A=A1-A2.
Siyempre, dapat mayroong A>0 o A2<А1 (иначе никакого смысла в двигателе нет). Сжимая газ, мы должны совершить меньшую работу, чем совершил газ при расширении.
Paano ito makakamit? Sagot: I-compress ang gas sa mas mababang presyon kaysa sa panahon ng pagpapalawak. Sa madaling salita, sa pV-diagram, ang proseso ng contraction ay dapat na mas mababa sa proseso ng pagpapalawak, ibig sabihin, ang cycle dapat gumalaw pakanan.
Halimbawa, sa cycle sa figure, ang gawaing ginawa ng gas sa panahon ng pagpapalawak ay katumbas ng lugar ng curvilinear trapezoid V11a2V2. Katulad nito, ang gawaing ginawa sa panahon ng gas compression ay katumbas ng lugar ng curvilinear trapezoid V11b2V2 na may minus sign. Bilang resulta, ang gawain A ng gas bawat cycle ay lumalabas na positibo at katumbas ng cycle area 1a2b1.
Okay, ngunit paano mo ibabalik ang gas sa orihinal nitong estado sa isang mas mababang curve, i.e. e. Sa pamamagitan ng mga estado na may mas maliliit na dibisyon? Alalahanin na para sa isang naibigay na dami, ang presyon ng isang gas ay mas mababa, mas mababa ang temperatura. Samakatuwid, sa panahon ng compression, ang gas ay dapat dumaan sa mga estado na may mas mababang temperatura.
Ito ay eksakto kung ano ang isang refrigerator ay para sa. malamig gas sa panahon ng compression. Ang refrigerator ay maaaring ang atmospera (para sa mga internal combustion engine) o paglamig ng tubig na tumatakbo (para sa mga steam turbine).
Kapag pinalamig, ang gas ay naglalabas ng isang tiyak na halaga ng init Q2 sa refrigerator. Ang kabuuang dami ng init na natatanggap ng gas bawat cycle ay magiging katumbas ng Q1-Q2. Ayon sa unang batas ng thermodynamics:
Q 1- Q 2 \u003d A + delta U,
kung saan nagbabago ang deltaU sa panloob na enerhiya ng gas bawat cycle. Ito ay katumbas ng zero deltaU=0, dahil ang gas ay bumalik sa orihinal nitong estado (at ang panloob na enerhiya, tulad ng naaalala natin, ay function ng estado). Bilang resulta, ang gawaing ginagawa ng gas bawat cycle ay katumbas ng:
A = Q 1 - Q 2.
Tulad ng nakikita mo, A Ang isang tagapagpahiwatig ng kahusayan ng pag-convert ng enerhiya ng nasusunog na gasolina sa gawaing mekanikal ay ang kahusayan ng makina ng init. Ang kahusayan ng makina ng initay ang ratio ng mekanikal na gawain A sa dami ng init na natanggap ng Q1 mula sa pampainit. Ang kahusayan ng isang heat engine, tulad ng nakikita natin, ay palaging mas mababa kaysa sa pagkakaisa. Halimbawa, ang kahusayan ng mga steam turbine ay humigit-kumulang 25%, at ang kahusayan ng mga panloob na combustion engine ay halos 40%. 1.3.2. Mga makina ng pagpapalamig. Ang pang-araw-araw na karanasan at pisikal na mga eksperimento ay nagsasabi sa amin na sa proseso ng paglipat ng init, ang init ay inililipat mula sa isang mas mainit na katawan patungo sa isang hindi gaanong pinainit, ngunit hindi kabaligtaran. Ang mga proseso ay hindi kailanman sinusunod kung saan, dahil sa paglipat ng init, ang enerhiya ay kusang lumilipat mula sa isang malamig na katawan patungo sa isang mainit, bilang isang resulta kung saan ang malamig na katawan ay lalamig pa, at ang mainit na katawan ay lalong uminit. Ang pangunahing salita dito ay "kusang". Kung gumagamit ka ng isang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya, kung gayon posible na isagawa ang proseso ng paglilipat ng init mula sa isang malamig na katawan patungo sa isang mainit. Ito ang ginagawa ng mga refrigerator. nagtatrabaho katawan tinatawag ding refrigeration machine nagpapalamig (sa tunay na mga yunit ng pagpapalamig, ang nagpapalamig ay isang pabagu-bago ng isip na solusyon na may mababang punto ng kumukulo, na kumukuha ng init sa panahon ng proseso ng pagsingaw at inilalabas ito sa panahon ng paghalay). Para sa pagiging simple, isasaalang-alang namin itong isang gas na sumisipsip ng init sa panahon ng pagpapalawak at naglalabas nito sa panahon ng compression. Refrigerator (T2) sa isang refrigeration machine, isang katawan kung saan inaalis ang init. Inilipat ng refrigerator ang dami ng init Q2 sa gumaganang likido (gas), bilang isang resulta kung saan lumalawak ang gas. Sa panahon ng compression, ang gas ay nagbibigay ng init Q1 sa isang mas mainit na pampainit ng katawan (T1). Upang maganap ang naturang paglipat ng init, ang gas ay dapat na i-compress sa mas mataas na temperatura kaysa noong pinalawak ito. Posible lamang ito dahil sa gawaing A na isinagawa ng isang panlabas na mapagkukunan (halimbawa, isang de-koryenteng motor) (sa mga tunay na yunit ng pagpapalamig, ang de-koryenteng motor ay lumilikha ng mababang presyon sa evaporator, bilang isang resulta kung saan kumukulo ang nagpapalamig at kumukuha ng init; sa kabaligtaran, ang de-koryenteng motor ay lumilikha ng mataas na presyon sa pampalapot, kung saan ang nagpapalamig ay nagpapalamig at naglalabas ng init). Samakatuwid, ang dami ng init na inilipat sa pampainit ay lumalabas na mas malaki kaysa sa dami ng init na kinuha mula sa refrigerator, sa pamamagitan lamang ng halaga A. Q 1 \u003d Q 2 + A. Kaya, sa pV-diagram, napupunta ang operating cycle ng refrigeration machine counterclock-wise. Ang cycle area ay ang gawain A na ginawa ng isang panlabas na pinagmulan, Ang isang tagapagpahiwatig ng kahusayan ng makina ng pagpapalamig ay koepisyent ng pagganap, katumbas ng ratio ng init na inalis mula sa refrigerator sa trabaho ng isang panlabas na mapagkukunan: A \u003d Q 2 / A Ang cooling coefficient ay maaaring mas malaki sa isa. Sa mga totoong refrigerator, ito ay tumatagal ng mga halaga ng humigit-kumulang mula 1 hanggang 3. May isa pang kawili-wiling aplikasyon: ang refrigerator ay maaaring gumana bilang isang heat pump. Kung gayon ang layunin nito ay magpainit ng isang tiyak na reservoir (halimbawa, pagpainit ng isang silid) dahil sa init na inalis mula sa kapaligiran. Sa kasong ito, ang tangke na ito ang magiging pampainit, at ang kapaligiran ay magiging refrigerator. Ang isang tagapagpahiwatig ng kahusayan ng heat pump ay koepisyent ng pag-init, katumbas ng ratio ng dami ng init na inilipat sa pinainit na reservoir, sa gawain ng isang panlabas na mapagkukunan. Ang mga halaga ng heating coefficient ng mga tunay na heat pump ay karaniwang nasa hanay mula 3 hanggang 5. 1.4. Carnot heat engine. Ang mga mahahalagang katangian ng isang heat engine ay ang pinakamataas at pinakamababang temperatura ng working fluid sa panahon ng cycle. Ang mga halagang ito ay pinangalanan ayon sa pagkakabanggittemperatura ng pampainit At temperatura ng refrigerator. Nakita namin na ang kahusayan ng isang heat engine ay mahigpit na mas mababa kaysa sa pagkakaisa. Ang isang natural na tanong ay lumitaw: ano ang pinakamataas na posibleng kahusayan ng isang heat engine na may mga nakapirming halaga ng temperatura ng heater T1 at ang mas malamig na temperatura T2? Hayaan, halimbawa, ang pinakamataas na temperatura ng katawan ng isang gumaganang makina ay 1000 K, at ang pinakamababang 300 K. Ano ang teoretikal na limitasyon ng kahusayan ng naturang makina? Ang sagot sa tanong na ito ay ibinigay ng French physicist at engineer na si Sadi Carnot noong 1824. Siya ay nag-imbento at nagsaliksik ng isang kahanga-hangang makina ng init na may perpektong gas bilang isang gumaganang likido. Gumagana ang makinang ito sa ikot ng Carnot. , na binubuo ng dalawang isotherms at dalawang adiabats. Isaalang-alang ang direktang ikot carnot machine na paikot-ikot. Sa kasong ito, ang makina ay gumagana bilang isang heat engine. Isotherm 1-2. Sa seksyon 1-2, ang gas ay dinadala sa thermal contact sa temperatura heater T1 at lumalawak nang isothermally. Ang dami ng init Q1 ay nagmumula sa heater at ganap na na-convert sa trabaho sa lugar na ito: A12 = Q1. adiabat 2-3. Para sa layunin ng susunod na compression, kinakailangan upang ilipat ang gas sa isang zone ng mas mababang temperatura. Upang gawin ito, ang gas ay thermally insulated, at pagkatapos ay nagpapalawak ng adiabatically sa seksyon 2-3. Kapag lumalawak, ang gas ay gumagawa ng positibong gawain A23, at dahil dito, bumababa ang panloob na enerhiya nito: deltaU23 \u003d - A23. Isotherm 3-4. Ang thermal insulation ay inalis, ang gas ay dinadala sa thermal contact sa palamigan sa temperatura T2. Nagaganap ang isothermal compression. Ang gas ay nagbibigay sa refrigerator ng dami ng init Q2 at gumagawa ng negatibong gawain A34 = - Q2. adiabat 4-1. Ang seksyong ito ay kinakailangan upang ibalik ang gas sa orihinal nitong estado. Sa panahon ng adiabatic compression, ang gas ay nagsasagawa ng negatibong gawain A41. Ang gas ay pinainit sa paunang temperatura T1. Natagpuan ni Carnot ang kahusayan ng cycle na ito (sa kasamaang palad, ang mga kalkulasyon ay lampas sa saklaw ng kurikulum ng paaralan). Bukod dito, pinatunayan niya iyonAng kahusayan ng Carnot cycle ay ang pinakamataas na posible para sa lahat ng mga heat engine na may temperatura ng heater T1 at mas malamig na temperatura T2. Kaya, sa halimbawa sa itaas (T1=1000 K, T2=300 K) mayroon kaming: Efficiencymax=(1000-300):1000=0.7 (=70%) Ano ang punto ng paggamit ng eksaktong isotherms at adiabats, at hindi ang ilang iba pang mga proseso? Lumalabas na ang mga isothermal at adiabatic na proseso ay nagpapabalik-balik sa makina ng Carnot . Maaari itong ilunsad ng baligtad na ikot (counterclockwise) sa pagitan ng parehong heater at refrigerator nang hindi kinasasangkutan ng iba pang device. Sa kasong ito, ang Carnot machine ay gagana bilang isang refrigeration machine. Ang kakayahang magpatakbo ng isang Carnot machine sa parehong direksyon ay gumaganap ng isang napakahalagang papel sa thermodynamics. Halimbawa, ang katotohanang ito ay nagsisilbing isang link sa patunay ng pinakamataas na kahusayan ng Carnot cycle. 2. Rocket. - (mula sa Italian rocchetta isang maliit na spindle sa pamamagitan ng German Rakete o Dutch raket) isang sasakyang panghimpapawid na gumagalaw sa kalawakan dahil sa pagkilos ng jet thrust, na nangyayari lamang bilang resulta ng pagtanggi ng bahagi ng sarili nitong masa (working fluid) ng apparatus at nang walang paggamit ng bagay mula sa kapaligiran. Dahil ang paglipad ng isang rocket ay hindi nangangailangan ng pagkakaroon ng nakapaligid na hangin o gas na daluyan, posible hindi lamang sa kapaligiran, kundi pati na rin sa isang vacuum. Ang salitang "rocket" ay tumutukoy sa isang malawak na hanay ng mga lumilipad na aparato mula sa mga paputok sa holiday hanggang sa mga sasakyang panglunsad sa kalawakan. Sa terminolohiya ng militar, ang salitang missile ay tumutukoy sa isang klase, bilang panuntunan, ng mga unmanned aerial vehicle na ginagamit upang sirain ang mga malalayong target at gamit ang prinsipyo ng jet propulsion para sa paglipad. Kaugnay ng magkakaibang paggamit ng mga missile sa sandatahang lakas, iba't ibang sangay ng sandatahang lakas, nabuo ang isang malawak na klase ng iba't ibang uri ng missile weapons. 1.1. Kasaysayan ng rocket science. May isang pagpapalagay na ang ilang uri ng rocket ay idinisenyo pabalikSinaunang Greece ni Alix Sin. Pinag-uusapan natin ang lumilipad na kahoy na kalapati ni Archytas ng Tarentum.Ang kanyang imbensyon ay binanggit saang sinaunang Romanong manunulat na si Aulus Gellius "Attic Nights".Sinasabi ng aklat na ang ibon ay itinaas sa pamamagitan ng mga pabigat at pinakilos sa pamamagitan ng hininga ng nakatago at nakatagong hangin. Hindi pa ito naitatag: ang kalapati ba ay kumikilos sa pamamagitan ng pagkilos ng hangin sa loob nito o ng hangin na humihip dito mula sa labas? Ito ay nananatiling hindi malinaw kung paano nakuha ni Archytas ang naka-compress na hangin sa loob ng kalapati. Sa sinaunang tradisyonpneumatics walang mga analogues ng naturang paggamit ng compressed air. Karamihan sa mga istoryador ay nag-uugnay sa mga pinagmulan ng mga rocket sa mga panahonChinese Han dynasty (206 BC - 220 AD), hanggang sa pagtuklas ng pulbura at simula ng paggamit nito para sa mga paputok at libangan. Ang puwersa na nabuo ng pagsabog ng isang powder charge ay sapat upang ilipat ang iba't ibang mga bagay.Nang maglaon, ang prinsipyong ito ay inilapat sa paglikha ng unakanyon at musket. Gunpowder projectilesmaaaring lumipad ng malalayong distansya, ngunit hindi mga rocket, dahil wala silang sariling reserba panggatong. Gayunpaman, ito ay ang pag-imbento ng pulbura na naging pangunahing kinakailangan para sa paglitaw ng mga tunay na rocket. Ang unang rocket ay nilikha ng tao hindi bababa sa 700 taon na ang nakalilipas. Noong ika-13 siglo, ang mga Intsik ay unang gumamit ng mga rocket o, kung tawagin noon, "nagniningas na mga palaso" laban sa mga mananakop na Mongol at ibinagsak ang kaaway sa kalituhan at gulat. Sa labanan para sa Kaiken noong 1232, ibinaba ng mga Intsik ang "nagniningas na mga arrow", isang tubo ng siksik na papel ang nakakabit sa kanila, nakabukas lamang sa likurang bahagi at puno ng nasusunog na komposisyon. Ang singil na ito ay sinunog, at pagkatapos ay pinaputok ang palaso sa tulong ng isang busog. Ang ganitong mga arrow ay ginamit sa isang bilang ng mga kaso sa panahon ng pagkubkob ng mga kuta, laban sa mga barko, mga kabalyerya. Pagkatapos ng Labanan sa Kaiken, nagsimulang gumawa ang mga Mongol ng kanilang mga rocket at nagsilbi upang maikalat ang unang teknolohiya ng rocket sa Europa. Mula ika-13 hanggang ika-15 siglo, may mga ulat ng iba't ibang mga eksperimento sa mga rocket. Sa England, isang monghe na nagngangalang Roger Bacon ay gumagawa ng isang bagong formula para sa pulbura na magpapalaki sa hanay ng mga rocket projectiles. Sa France, natuklasan ni Jean Froissart na ang paglipad ng isang projectile ay maaaring maging mas tumpak kung ang rocket ay pinaputok sa pamamagitan ng isang tubo. Ang ideya ni Froissart, pagkaraan ng ilang siglo, ay nagbigay ng lakas sa paglikha ng mga anti-tank missiles tulad ng bazooka. Sa Italya, nakagawa si Gian de Fontana ng isang rocket projectile na hugis torpedo na gumagalaw sa ibabaw ng tubig upang sunugin ang mga barko ng kaaway. Gayunpaman, ang prinsipe ng India na si Haidar Ali, na namuno sa kaharian ng Mysore (o Karnataka), sa timog India, ay maaaring tawaging isang innovator sa modernong teknolohiya ng rocket. Sa panahon ng mga digmaan sa pagitan ng Mysore at ng British East India Trading Company ng Haidar, gumamit si Ali ng mga rocket at rocket regiment sa anyo ng mga regular na tropa. Ang pangunahing teknolohikal na pagbabago ay ang paggamit ng isang shell na gawa sa mataas na kalidad na metal, kung saan inilagay ang isang singil ng pulbura (ito ay kung paano lumitaw ang unang silid ng pagkasunog). Gumawa din si Haidar Ali ng mga espesyal na sinanay na missile squad na maaaring magpuntirya ng mga missile sa malalayong target na may katanggap-tanggap na katumpakan. Ang paggamit ng mga missile sa mga digmaang Anglo-Mysore ay humantong sa mga British sa ideya ng paggamit ng ganitong uri ng armas. Si William Congreve, isang opisyal sa mga pwersang British na nakakuha ng ilan sa mga rocket ng India, ay nagpadala ng mga shell na ito sa England para sa pag-aaral at pag-unlad sa ibang pagkakataon. Noong 1804, si Congreve, ang anak ng pinuno ng royal arsenal sa Woolwich, malapit sa London, ay nagsagawa ng pagbuo ng isang rocket program at ang mass production ng mga rocket. Gumawa ng bagong combustible mixture si Congreve at bumuo ng rocket engine at metal tube na may tip na hugis cone. Ang mga missile na ito, na tumitimbang ng 15 kg, ay tinawag na "Congreve Missiles". Ang rocket artilery ay malawakang ginagamit hanggang sa katapusan ng ika-19 na siglo. Ang mga rocket ay mas magaan at mas mobile kaysa sa mga piraso ng artilerya. Ang katumpakan at katumpakan ng pagpapaputok ng mga missile ay maliit, ngunit maihahambing sa mga piraso ng artilerya noong panahong iyon. Gayunpaman, sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo, lumitaw ang mga rifled artilerya na baril, na nagbibigay ng higit na katumpakan at katumpakan ng sunog, at ang rocket artilerya ay inalis mula sa serbisyo sa lahat ng dako. Tanging mga paputok atmga rocket ng signal. Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, nagsimula ang mga pagtatangka na mathematically na ipaliwanag ang jet propulsion at lumikha ng mas epektibong rocket weapons. Sa Russia, isa sa mga unang humarap sa isyung ito ay si Nikolai Tikhomirov noong 1894. Ang teorya ng jet propulsion ay pinag-aralan ni Konstanstin Tsiolkovsky. Iniharap niya ang ideya ng paggamit ng mga rocket para sa paglipad sa kalawakan at nagtalo na ang pinaka mahusay na gasolina para sa kanila ay isang kumbinasyon ng likidong oxygen at hydrogen. Nagdisenyo siya ng rocket para sa interplanetary communications noong 1903. Inilatag din ng German scientist na si Hermann Oberth ang mga prinsipyo ng interplanetary flight noong 1920s. Bilang karagdagan, nagsagawa siya ng mga bench test ng mga rocket engine. Ang American scientist na si Robert Goddart ay nagsimulang bumuo ng isang liquid-propellant rocket engine noong 1923, at isang gumaganang prototype ay itinayo sa pagtatapos ng 1925. Marso 16, 1926 Inilunsad niya ang unang liquid-propellant rocket, na pinalakas ng gasolina at likidong oxygen. Noong Agosto 17, 1933, ang GIRD 9 rocket ay inilunsad, na maaaring ituring na unang Soviet anti-aircraft missile. Umabot ito sa taas na 1.5 km. At ang susunod na GIRD 10 rocket, na inilunsad noong Nobyembre 25, 1933, ay umabot na sa taas na 5 km. Noong Marso 14, 1931, isinagawa ng miyembro ng VfR na si Johannes Winkler ang unang matagumpay na paglulunsad ng isang liquid-propellant rocket sa Europa. Noong 1957 sa USSR, sa ilalim ng pamumuno ni Sergei Korolev, ang unang intercontinental ballistic missile R-7 sa mundo ay nilikha bilang isang paraan ng paghahatid ng mga sandatang nuklear, na sa parehong taon ay ginamit upang ilunsad ang unang artipisyal na Earth satellite sa mundo. Kaya nagsimula ang paggamit ng mga rocket para sa mga paglipad sa kalawakan. 2.2. Mga puwersang kumikilos sa isang rocket sa paglipad. Ang agham na nag-aaral sa mga puwersang kumikilos sa mga rocket o iba pang spacecraft ay tinatawag na astrodynamics. Ang mga pangunahing pwersa na kumikilos sa rocket sa paglipad: Tulak ng makina. Kapag gumagalaw sa kapaligiran anumang pagtutol. lakas ng pag-angat. Karaniwan maliit, ngunit makabuluhan para sa mga rocket na eroplano. 2.3. Ang paggamit ng mga rocket. 2.3.1. Digmaan. Ang mga missile ay ginagamit bilang isang paraan upang maghatid ng mga armas sa isang target..
Ang maliit na sukat at mataas na bilis ng paggalaw ng mga missile ay nagbibigay sa kanila ng mababang kahinaan. Dahil ang isang piloto ay hindi kailangan upang kontrolin ang isang combat missile, maaari itong magdala ng mga singil ng mahusay na mapanirang kapangyarihan, kabilang ang mga nuclear. Ang mga modernong homing at navigation system ay nagbibigay sa mga missile ng higit na katumpakan at kakayahang magamit. Mayroong maraming mga uri ng mga missile ng labanan na naiiba sa hanay ng paglipad, pati na rin sa lugar ng paglulunsad at sa lugar kung saan natamaan ang target ("lupa" "hangin"). Ang mga anti-missile defense system ay ginagamit upang labanan ang mga missile. May signal at flare din. 2.3.2. Siyentipikong pananaliksik. Ginagamit ang geophysical at meteorological rockets sa halip na mga eroplano at lobo sa taas na higit sa 30-40 kilometro. Ang mga rocket ay walang mahigpit na kisame at ginagamit upang suriin ang itaas na kapaligiran, pangunahin ang mesosphere at ionosphere. Mayroong isang dibisyon ng mga rocket sa magaan na meteorolohiko, na may kakayahang magtaas ng isang hanay ng mga instrumento sa taas na humigit-kumulang 100 kilometro, at mabigat na geopisiko, na maaaring magdala ng ilang hanay ng mga instrumento at ang taas ng paglipad ay halos walang limitasyon. Karaniwan, ang mga siyentipikong rocket ay nilagyan ng mga instrumento para sa pagsukat ng presyon ng atmospera, magnetic field, cosmic radiation at komposisyon ng hangin, pati na rin ang mga kagamitan para sa pagpapadala ng mga resulta ng pagsukat sa pamamagitan ng radyo sa lupa. May mga modelo ng mga rocket, kung saan ang mga device na may data na nakuha sa pag-akyat ay ibinababa sa lupa gamit ang mga parachute. Ang mga rocket meteorological studies ay nauna sa mga satellite, kaya ang mga unang meteorological satellite ay may parehong mga instrumento tulad ng sa meteorological rockets. Ang unang pagkakataon na ang isang rocket ay inilunsad upang pag-aralan ang mga parameter ng kapaligiran ng hangin noong Abril 11, 1937, ngunit ang mga regular na paglulunsad ng rocket ay nagsimula noong 1950s, nang ang isang serye ng mga dalubhasang siyentipikong rocket ay nilikha. 2.3.3. Kosmonautics. Ang rocket ay sa ngayon ang tanging sasakyan na may kakayahang maglunsad ng isang spacecraft sa kalawakan. Ang mga alternatibong paraan upang maiangat ang spacecraft sa orbit, tulad ng "space elevator", electromagnetic at conventional na mga baril, ay nasa yugto pa rin ng disenyo. 2.3.4. Palakasan. May mga taong mahilig sa rocket modeling sports, na ang libangan ay ang pagbuo at pagpapalipad ng mga modelong rocket. Ginagamit din ang mga rocket sa amateur at propesyonal na mga paputok. 3. Jet engine. Isang makina na lumilikha ng puwersa ng traksyon na kinakailangan para sa paggalaw sa pamamagitan ng pag-convert ng panloob na enerhiya ng gasolina sa kinetic energy ng jet stream ng working fluid. Ang gumaganang likido, na may kaugnayan sa mga makina, ay nauunawaan bilang isang sangkap (gas, likido, solid), sa tulong kung saan ang thermal energy na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng gasolina ay na-convert sa kapaki-pakinabang na gawaing mekanikal. Ang iba't ibang uri ng enerhiya (kemikal, nuklear, elektrikal, solar) ay maaaring ma-convert sa kinetic (bilis) na enerhiya ng isang jet stream sa isang rocket engine. Ang batayan ng isang jet engine ay isang combustion chamber kung saan ang gasolina ay sinusunog (isang pinagmumulan ng pangunahing enerhiya) at isang gumaganang likido ay nabuo na mga incandescent gas (mga produktong pagkasunog ng gasolina). Ang pangunahing tampok ng reaktibong puwersa ay na ito ay lumitaw bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga bahagi ng system nang walang anumang pakikipag-ugnayan sa mga panlabas na katawan. 3.1. Kasaysayan ng mga jet engine. Ang kasaysayan ng mga makina ng jet ay hindi mapaghihiwalay na nauugnay sa kasaysayan ng abyasyon. Ang pag-unlad sa abyasyon sa buong pag-iral nito ay tiniyak pangunahin sa pamamagitan ng pag-unlad ng mga makina ng sasakyang panghimpapawid, at ang patuloy na pagtaas ng mga pangangailangan na ginawa ng abyasyon sa mga makina ay isang malakas na pampasigla para sa pagbuo ng paggawa ng makina ng sasakyang panghimpapawid. Itinuturing na unang sasakyang panghimpapawid ng Flyer-1, nilagyan ito ng piston internal combustion engine, at ang teknikal na solusyon na ito ay nanatiling kailangang-kailangan sa aviation sa loob ng apatnapung taon. Ang mga makina ng piston ng eroplano ay napabuti, ang kanilang kapangyarihan at thrust-to-weight ratio ng sasakyang panghimpapawid mismo ay tumaas. Sa pinakadulo simula ng 1930s, nagsimula ang trabaho sa USSR na may kaugnayan sa paglikha ng isang jet engine para sa sasakyang panghimpapawid. Ang inhinyero ng Sobyet na si F.A. Zander, noong 1920, ay nagpahayag ng ideya ng isang high-altitude rocket aircraft. Ang OR-2 engine nito, na tumatakbo sa gasolina at likidong oxygen, ay inilaan para sa pag-install sa isang pang-eksperimentong sasakyang panghimpapawid. Noong 1939, ang mga pagsubok sa paglipad ng mga ramjet engine (ramjet engine) sa I-15 na sasakyang panghimpapawid na dinisenyo ni N.N. Polikarpov ay naganap sa USSR. Ang mga Ramjet engine na dinisenyo ni I.A. Merkulov ay na-install sa mas mababang mga eroplano ng sasakyang panghimpapawid bilang karagdagang mga motor. Ang mga unang flight ay isinagawa ng isang nakaranasang test pilot P.E. Loginov. Sa isang ibinigay na taas, pinabilis niya ang kotse sa pinakamataas na bilis at pinaandar ang mga jet engine. Ang thrust ng karagdagang ramjet engine ay nagpapataas ng maximum na bilis ng paglipad. Noong 1939, isang maaasahang engine ang nagsimula sa paglipad at ang katatagan ng proseso ng pagkasunog ay ginawa. Sa paglipad, maaaring paulit-ulit na i-on at i-off ng piloto ang makina at ayusin ang thrust nito. Noong Enero 25, 1940, pagkatapos ng pagsubok sa pabrika ng mga makina at suriin ang kanilang kaligtasan sa maraming mga flight, isang opisyal na pagsubok ang naganap - ang paglipad ng isang sasakyang panghimpapawid na may ramjet. Simula sa Frunze Central Aerodrome sa Moscow, pinaandar ng piloto na Loginov ang mga jet engine sa mababang altitude at gumawa ng ilang bilog sa lugar ng paliparan. Noong tag-araw ng 1940, ang mga makinang ito ay na-install at nasubok sa I-153 Chaika fighter na dinisenyo ni N.N. Polikarpov. Nadagdagan nila ang bilis ng sasakyang panghimpapawid ng 40-50 km / h. Gayunpaman, sa bilis ng paglipad na maaaring mabuo ng propeller-driven na sasakyang panghimpapawid, ang mga karagdagang uncompressor na VJE ay kumonsumo ng maraming gasolina. Ang ramjet ay may isa pang mahalagang disbentaha: ang naturang makina ay hindi nagbibigay ng thrust sa lugar at, samakatuwid, ay hindi maaaring magbigay ng isang independiyenteng pag-alis ng sasakyang panghimpapawid. Nangangahulugan ito na ang isang sasakyang panghimpapawid na may tulad na makina ay dapat na nilagyan ng ilang uri ng pantulong na pagsisimula ng planta ng kuryente, halimbawa, isang propeller, kung hindi man ay hindi ito aalis. Ang paggawa sa paglikha ng combat jet aircraft ay malawakang isinagawa sa ibang bansa. Noong Hunyo 1942, naganap ang unang paglipad ng German Me-163 jet fighter-interceptor na dinisenyo ni Messerschmitt. Tanging ang ikasiyam na bersyon ng sasakyang panghimpapawid na ito ay inilagay sa mass production noong 1944. Sa unang pagkakataon, ang sasakyang panghimpapawid na ito na may isang rocket engine ay ginamit sa isang sitwasyon ng labanan noong kalagitnaan ng 1944 sa panahon ng Allied invasion ng France. Nilalayon nitong labanan ang mga bombero at mandirigma ng kaaway sa teritoryo ng Aleman. Ang sasakyang panghimpapawid ay isang monoplane na walang pahalang na buntot, na posible dahil sa malaking sweep ng pakpak. Sa Italya, noong Agosto 1940, ang unang 10 minutong paglipad ng Campini-Caproni SS-2 monoplane jet ay ginawa. Ang tinatawag na motor-compressor WFD ay na-install sa sasakyang panghimpapawid na ito (ang ganitong uri ng WFD ay hindi isinasaalang-alang sa pagsusuri ng mga jet engine, dahil ito ay naging hindi kumikita at hindi nakatanggap ng pamamahagi). Noong Mayo 1941, sa England, naganap ang unang pagsubok na paglipad ng eksperimentong sasakyang panghimpapawid na Gloucester "E-28/39" na may turbojet engine na may centrifugal compressor na dinisenyo ni Whittle. Sa 17 libong rebolusyon kada minuto, ang makinang ito ay nakabuo ng isang thrust na humigit-kumulang 3800 newtons. Ang pang-eksperimentong sasakyang panghimpapawid ay isang single-seat fighter na may isang turbojet engine na matatagpuan sa fuselage sa likod ng sabungan. Ang sasakyang panghimpapawid ay may tatlong gulong na landing gear na maaaring iurong sa paglipad. Makalipas ang isang taon at kalahati, noong Oktubre 1942, ang unang pagsubok sa paglipad ng American Erkomet R-59A jet fighter aircraft na may dalawang Whittle-designed turbojet engine ay isinagawa. Ito ay isang mid-wing monoplane na may mataas na naka-mount na buntot. Sa mga pagsubok sa paglipad, nakamit ang bilis na 800 kilometro bawat oras. Sa iba pang sasakyang panghimpapawid na may turbojet engine sa panahong ito, ang Gloucester Meteor fighter, ang unang paglipad kung saan naganap noong 1943, ay dapat pansinin. Ang single-seat all-metal monoplane na ito ay napatunayang isa sa pinakamatagumpay na jet fighter noong panahon. Dalawang turbojet engine ang na-install sa isang low-lying cantilever wing. Ang serial combat aircraft ay nakabuo ng bilis na 810 kilometro bawat oras. Ang tagal ng flight ay halos 1.5 oras, ang kisame ay 12 kilometro. Ang sasakyang panghimpapawid ay may 4 na awtomatikong baril na 20 mm na kalibre. Ang kotse ay may mahusay na kakayahang magamit at kontrolin sa lahat ng bilis. Noong Nobyembre 1941, isang world speed record na 975 kilometro bawat oras ang naitakda sa isang espesyal na bersyon ng record ng makinang ito. Nasa paunang panahon ng pag-unlad ng mga jet engine, ang mga dating pamilyar na anyo ng sasakyang panghimpapawid ay sumailalim sa higit pa o hindi gaanong makabuluhang mga pagbabago. Halimbawa, ang English jet fighter na "Vampire" ng isang two-beam na disenyo ay mukhang hindi pangkaraniwan. Sa ating bansa, sa panahon ng Great Patriotic War, nagsimula ang malawak na gawaing pananaliksik sa paglikha ng mga sasakyang panghimpapawid na may mga turbojet engine. Itinakda ng digmaan ang gawain upang lumikha ng isang sasakyang panghimpapawid na may hindi lamang mataas na bilis, kundi pati na rin ang isang makabuluhang tagal ng paglipad: pagkatapos ng lahat, ang mga binuo na jet fighter na may LRE ay may napakaikling tagal ng paglipad na 8-15 minuto lamang. Ang combat aircraft ay binuo gamit ang pinagsamang propeller at jet power plant. Kaya, halimbawa, ang mga mandirigma ng La-7 at La-9 ay nilagyan ng mga jet booster. Ang trabaho sa isa sa mga unang sasakyang panghimpapawid ng Soviet jet ay nagsimula noong 1943-1944. Ang sasakyang panlaban na ito ay nilikha ng isang pangkat ng disenyo na pinamumunuan ng Heneral ng Aviation Engineering Service Artem Ivanovich Mikoyan. Ito ay isang I-250 fighter na may pinagsamang power plant, na binubuo ng isang liquid-cooled piston aircraft engine ng VK-107 A type na may propeller at isang WFD, ang compressor na kung saan ay hinimok ng isang piston engine. Ginawa ng I-250 ang unang paglipad nito noong Marso 1945. Sa panahon ng mga pagsubok sa paglipad, nakamit ang mga bilis na higit sa 800 kilometro bawat oras. Di-nagtagal, nilikha ng parehong pangkat ng mga taga-disenyo ang MIG-9 jet fighter. Dalawang turbojet engine ng uri ng RD-20 ang na-install dito. Noong Abril 24, 1946, ang test pilot na si A.N. Grinchik ay gumawa ng unang paglipad sa MIG-9 na sasakyang panghimpapawid. Tulad ng sasakyang panghimpapawid ng BI, ang makinang ito ay may kaunting pagkakaiba sa disenyo nito mula sa piston aircraft. Ang pinakamataas na bilis ng MIG-9 ay lumampas sa 900 kilometro bawat oras. Sa pagtatapos ng 1946, ang makinang ito ay inilagay sa mass production. Noong Abril 1946, ang unang paglipad ay ginawa sa isang jet fighter na dinisenyo ni A.S. Yakovlev. Ang tuluy-tuloy na malikhaing gawain ng mga pangkat ng pananaliksik, disenyo at produksyon ay nakoronahan ng tagumpay: ang bagong domestic jet na sasakyang panghimpapawid ay sa anumang paraan ay hindi mas mababa sa teknolohiya ng pandaigdigang aviation noong panahong iyon. Kabilang sa mga high-speed jet machine na nilikha sa USSR noong 1946-1947, ang jet fighter na idinisenyo nina A.I. Mikoyan at M.I. Gurevich "MIG-15", na may swept wing at plumage, ay namumukod-tangi para sa mataas na taktikal at pagpapatakbo na mga katangian nito. Ang paggamit ng isang swept wing at empennage ay nagpapataas ng bilis ng pahalang na paglipad nang walang makabuluhang pagbabago sa katatagan at kakayahang kontrolin nito. Ang pagtaas sa bilis ng sasakyang panghimpapawid ay higit na pinadali ng pagtaas ng suplay ng kuryente nito: isang bagong turbojet engine na may centrifugal compressor na "RD-45" na may thrust na humigit-kumulang 19.5 kilonewtons sa 12 libong rebolusyon bawat minuto ay na-install dito . Ang pahalang at patayong bilis ng makinang ito ay nalampasan ang lahat ng dati nang nakamit sa jet aircraft. Ang bureau ng disenyo, na nagtatrabaho sa ilalim ng pamumuno ng S.A. Lavochkin, kasabay ng paglabas ng MIG-15, ay lumikha ng isang bagong jet fighter na La-15. Mayroon itong swept wing na matatagpuan sa itaas ng fuselage. Mayroon itong malalakas na sandata sa barko. Sa lahat ng dati nang swept-wing fighter, ang La-15 ang may pinakamaliit na flight weight. Salamat dito, ang sasakyang panghimpapawid ng La-15 na may RD-500 engine, na may mas kaunting thrust kaysa sa RD-45 engine na naka-install sa MIG-15, ay may humigit-kumulang na parehong taktikal na data ng paglipad bilang MIG-15". Ang sweep at espesyal na profile ng mga pakpak at balahibo ng jet aircraft ay kapansin-pansing nabawasan ang air resistance kapag lumilipad sa bilis ng tunog. Ngayon, sa panahon ng krisis sa alon, ang paglaban ay tumaas hindi ng 8-12 beses, ngunit sa pamamagitan lamang ng 2-3 beses. Kinumpirma ito ng mga unang supersonic na flight ng Soviet jet aircraft. 3.2. Ang paggamit ng jet technology sa civil aviation. Di-nagtagal, nagsimulang mag-install ng mga jet engine sa sasakyang panghimpapawid ng civil aviation. Noong 1955, nagsimulang gumana sa ibang bansa ang Kometa-1 multi-seat passenger jet aircraft. Ang pampasaherong sasakyan na ito na may apat na turbojet engine ay may bilis na humigit-kumulang 800 kilometro bawat oras sa taas na 12 kilometro. Ang sasakyang panghimpapawid ay maaaring magdala ng 48 na pasahero. Ang saklaw ng paglipad ay halos 4 na libong kilometro. Gayunpaman, pagkatapos ng isang malaking aksidente ng sasakyang panghimpapawid na ito sa Dagat Mediteraneo, ang operasyon nito ay hindi na ipinagpatuloy. Di-nagtagal, nagsimulang gumamit ng isang nakabubuo na bersyon ng sasakyang panghimpapawid na ito na "Kometa-3". Noong 1959, nagsimula ang operasyon ng French passenger aircraft na Caravel. Ang sasakyang panghimpapawid ay may isang bilog na fuselage na may diameter na 3.2 metro, na nilagyan ng isang presyur na kompartimento na 25.4 metro ang haba. Ang power plant ay binubuo ng dalawang turbojet engine na may thrust na 40 kilonewton bawat isa. Ang bilis ng sasakyang panghimpapawid ay humigit-kumulang 800 kilometro bawat oras. Sa USSR, na noong 1954, sa isa sa mga ruta ng hangin, ang paghahatid ng kagyat na kargamento at koreo ay isinagawa ng high-speed jet aircraft Il-20.Ang sasakyang panghimpapawid na ito na may dalawang turbojet engine na may thrust na 80 kilonewton bawat isa ay may mahusay na aerodynamic na mga hugis. Ang "TU-104" ay lubos na pinahahalagahan kapwa sa ating bansa at sa ibang bansa. Ang mga dayuhang eksperto, na nagsasalita sa pahayagan, ay nagsabi na sa pamamagitan ng pagsisimula ng regular na transportasyon ng mga pasahero sa TU-104 jet aircraft, ang Unyong Sobyet ay dalawang taon na nauna sa Estados Unidos, Inglatera at iba pang mga bansa sa Kanluran sa mass operation ng pampasaherong turbojet aircraft: ang American Boeing 707 jet aircraft ” at ang English Comet-IV ay pumasok lamang sa mga linya ng hangin sa pagtatapos ng 1958, at ang French Caravel noong 1959. TVD intermediate type ng aircraft power plant. Bagaman ang mga gas na umaalis sa turbine ay pinatalsik sa pamamagitan ng isang nozzle at ang kanilang reaksyon ay bumubuo ng ilang thrust, ang pangunahing thrust ay nabuo ng isang tumatakbong propeller, tulad ng sa isang conventional propeller-driven na sasakyang panghimpapawid. Ang teatro ng mga operasyon ay hindi nakakuha ng katanyagan sa combat aviation, dahil hindi ito makapagbibigay ng ganoong bilis tulad ng mga jet engine. Hindi rin ito angkop sa mga express line ng civil aviation, kung saan ang bilis ay ang mapagpasyang salik, at ang mga isyu sa ekonomiya at gastos ng flight ay kumukupas sa background. Gayunpaman, ang mga turboprop ay dapat gamitin sa mga ruta ng iba't ibang haba, ang mga flight kung saan ginawa sa bilis ng pagkakasunud-sunod na 600-800 kilometro bawat oras. Kasabay nito, dapat itong isaalang-alang na, tulad ng ipinakita ng karanasan, ang transportasyon ng mga pasahero sa kanila sa layo na 1000 kilometro ay 30% na mas mura kaysa sa propeller-driven na sasakyang panghimpapawid na may mga piston aircraft engine. 3.3. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga jet engine. Ang jet engine ay batay sa aparato ng isang ordinaryong rocket. Gumagana ito bilang mga sumusunod. Sa isang espesyal na silid, na may isang labasan na may hugis-kono na tube nozzle, ang gasolina ay sinusunog. Ang mga gas na produkto ng pagkasunog ay lumipad palabas sa nozzle sa napakalaking bilis. Sa panahon ng pagkasunog ng gasolina sa silid, ang isang pagtaas ng presyon ng hanggang sa 80100 na mga atmospheres ay nabuo. Ang presyon na ito ay kumikilos sa lahat ng direksyon na may parehong puwersa. Ang mga presyon sa mga dingding sa gilid ng silid ay magkaparehong balanse. Ang puwersa na kumikilos sa harap na dingding ay hindi balanse ng anumang bagay, dahil sa kabaligtaran na bahagi ang mga gas ay malayang tumakas sa butas. Samakatuwid, ang resulta ng lahat ng puwersa ng presyon sa mga dingding ng silid ay nagiging sanhi ng rocket engine na magsagawa ng translational motion. Upang lumikha ng jet thrust na ginagamit ng R. d., kinakailangan: isang mapagkukunan ng paunang (pangunahing) enerhiya, na na-convert sa kinetic energy ng jet stream; ang nagtatrabaho likido, na kung saan ay ejected mula sa R. d. sa anyo ng isang jet stream; Si R. D. mismo ay isang energy converter. Ang paunang enerhiya ay naka-imbak sa isang sasakyang panghimpapawid o iba pang kagamitan na nilagyan ng RD (chemical fuel, nuclear fuel), o (sa prinsipyo) maaari itong magmula sa labas (solar energy). Para makakuha ng working body sa R. d. Mayisang sangkap na kinuha mula sa kapaligiran (halimbawa, hangin o tubig) ay ginagamit; ang substance na nasa mga tangke ng device o direkta sa R.'s chamber of d.; isang halo ng mga sangkap na nagmumula sa kapaligiran at nakaimbak sa board ng apparatus. Sa modernong R. d., ang enerhiya ng kemikal ay kadalasang ginagamit bilang pangunahin. Sa kasong ito, ang gumaganang likido ay mga incandescent gas - mga produkto ng pagkasunog ng kemikal na gasolina. Sa panahon ng pagpapatakbo ng isang rocket engine, ang enerhiya ng kemikal ng mga nasusunog na sangkap ay na-convert sa thermal energy ng mga produkto ng pagkasunog, at ang thermal energy ng mga mainit na gas ay na-convert sa mekanikal na enerhiya ng translational motion ng jet stream at, dahil dito, ang apparatus kung saan naka-install ang engine. Ang pangunahing bahagi ng anumang R. d. ay ang combustion chamber kung saan nabuo ang working fluid. Ang dulong bahagi ng silid, na nagsisilbing pabilisin ang gumaganang likido at makakuha ng jet stream, ay tinatawag na jet nozzle. Alam ng lahat na pagkatapos ng isang putok, isang baril o riple ay ibinalik. Nangyayari ito dahil ang isang projectile o bala ay lumilipad palabas sa nguso ng baril o rifle barrel nang napakabilis. At ang tool mismo, dahil sa reaksyon, ay tumatanggap ng paggalaw sa kabaligtaran na direksyon. Ang mga projectile ay itinutulak ng mga gas na nabuo sa panahon ng pagkasunog ng pulbura. Kung hindi namin pinalakas ang busal ng baril sa karwahe, ngunit hayaan itong malayang gumalaw, pagkatapos pagkatapos ng pagbaril ay lilipad pabalik ang muzzle na parang isang rocket. Ang paglipad ng maginoo na sasakyang panghimpapawid ay imposible sa isang espasyo na walang hangin. Ang lakas ng pag-angat ng isang eroplano ay nalikha lamang dahil sa pagkilos ng isang air stream sa mga pakpak nito. Ang isang airship o balloon ay maaari lamang lumipad kung ito ay mas magaan kaysa sa hangin na may parehong volume. Sa ganitong kahulugan, ang mga rocket engine ay may malaking kalamangan kaysa sa maginoo na sasakyang panghimpapawid. Ang rocket engine ay nagpapatakbo nang nakapag-iisa sa kapaligiran, hindi ito nangangailangan ng suporta sa hangin. Ang mga sasakyan na nilagyan ng mga rocket engine ay maaaring lumipad hindi lamang sa napakabihirang hangin, ngunit maging sa walang hangin na espasyo. Sa nakalipas na mga taon, iba't ibang mas marami o hindi gaanong matagumpay na mga eksperimento ang ginawa sa paglalapat ng mga jet engine sa iba't ibang uri ng mga sasakyan. Isaalang-alang ang prosesong ito kaugnay ng mga jet engine. Magsimula tayo sa silid ng pagkasunog ng makina, kung saan ang isang nasusunog na halo ay nalikha na sa isang paraan o iba pa, depende sa uri ng makina at uri ng gasolina. Ito ay maaaring, halimbawa, isang pinaghalong hangin at kerosene, tulad ng sa isang turbojet engine ng isang modernong jet aircraft, o isang pinaghalong likidong oxygen at alkohol, tulad ng sa ilang mga likidong rocket engine, o, sa wakas, isang uri ng solidong propellant. para sa powder rockets. Ang nasusunog na timpla ay maaaring masunog, i.e. pumasok sa isang kemikal na reaksyon na may mabilis na paglabas ng enerhiya sa anyo ng init. Ang kakayahang maglabas ng enerhiya sa panahon ng isang kemikal na reaksyon ay ang potensyal na kemikal na enerhiya ng mga molekula ng pinaghalong. Ang enerhiya ng kemikal ng mga molekula ay nauugnay sa mga tampok ng kanilang istraktura, mas tiyak, ang istraktura ng kanilang mga shell ng elektron, i.e. ang electron cloud na pumapalibot sa nuclei ng mga atomo na bumubuo sa molekula. Bilang resulta ng isang kemikal na reaksyon, kung saan ang ilang mga molekula ay nawasak, habang ang iba ay nabuo, isang muling pagsasaayos ng mga shell ng elektron ay natural na nangyayari. Sa muling pagsasaayos na ito, ito ang pinagmumulan ng inilabas na enerhiya ng kemikal. Makikita na ang mga sangkap lamang na, sa panahon ng isang kemikal na reaksyon sa makina (pagkasunog), ay naglalabas ng sapat na malaking halaga ng init, at bumubuo rin ng isang malaking halaga ng mga gas, ay maaaring magsilbing mga gatong para sa mga jet engine. Ang lahat ng mga prosesong ito ay nagaganap sa silid ng pagkasunog, ngunit pag-isipan natin ang reaksyon hindi sa antas ng molekular (napag-usapan na ito sa itaas), ngunit sa "mga yugto" ng trabaho. Hanggang sa magsimula ang pagkasunog, ang timpla ay may malaking supply ng potensyal na kemikal na enerhiya. Ngunit pagkatapos ay nilamon ng apoy ang timpla, isa pang sandali - at natapos na ang kemikal na reaksyon. Ngayon, sa halip na mga molekula ng nasusunog na halo, ang silid ay puno ng mga molekula ng mga produkto ng pagkasunog, na mas makapal na "naka-pack". Ang labis na nagbubuklod na enerhiya, na siyang kemikal na enerhiya ng reaksyon ng pagkasunog na naganap, ay inilabas. Ang mga molekula na nagtataglay ng labis na enerhiya na ito ay halos agad na inilipat ito sa iba pang mga molekula at atomo bilang resulta ng madalas na pagbangga sa kanila. Ang lahat ng mga molecule at atoms sa combustion chamber ay nagsimulang random, chaotically gumagalaw sa mas mataas na bilis, ang temperatura ng mga gas ay tumaas. Kaya nagkaroon ng paglipat ng potensyal na kemikal na enerhiya ng gasolina sa thermal energy ng mga produkto ng pagkasunog. Ang isang katulad na paglipat ay isinagawa sa lahat ng iba pang mga makina ng init, ngunit ang mga makina ng jet sa panimula ay naiiba sa kanila na may kaugnayan sa karagdagang kapalaran ng mga produktong mainit na pagkasunog. Matapos mabuo ang mga mainit na gas sa heat engine, na naglalaman ng malaking thermal energy, ang enerhiya na ito ay dapat ma-convert sa mekanikal na enerhiya. Pagkatapos ng lahat, ang layunin ng mga makina ay upang magsagawa ng mekanikal na gawain, upang "ilipat" ang isang bagay, upang maisagawa ito, hindi mahalaga kung ito ay isang dynamo sa kahilingan upang madagdagan ang mga guhit ng isang planta ng kuryente, isang diesel lokomotibo, kotse o eroplano. Upang ang thermal energy ng mga gas ay ma-convert sa mekanikal na enerhiya, ang kanilang dami ay dapat tumaas. Sa gayong pagpapalawak, ginagawa ng mga gas ang gawain kung saan ang kanilang panloob at thermal energy ay ginugol. Sa kaso ng isang piston engine, ang mga lumalawak na gas ay pumipindot sa isang piston na gumagalaw sa loob ng silindro, itinutulak ng piston ang connecting rod, na umiikot na sa crankshaft ng engine. Ang baras ay konektado sa rotor ng isang dynamo, ang mga ehe sa pagmamaneho ng isang diesel lokomotibo o kotse, o ang propeller ng isang sasakyang panghimpapawid - ang makina ay gumaganap ng kapaki-pakinabang na gawain. Sa isang steam engine, o isang gas turbine, ang mga lumalawak na gas ay nagiging sanhi ng pag-ikot ng gulong na konektado sa turbine shaft - hindi na kailangan ng mekanismo ng paghahatid ng crank-and-rod, na isa sa mga mahusay na bentahe ng turbine. Ang mga gas ay lumalawak, siyempre, sa isang jet engine, dahil kung wala ito ay hindi sila gumagana. Ngunit ang pagpapalawak ng trabaho sa kasong iyon ay hindi ginugol sa pag-ikot ng baras. Nauugnay sa mekanismo ng pagmamaneho, tulad ng sa iba pang mga heat engine. Ang layunin ng isang jet engine ay naiiba - upang lumikha ng jet thrust, at para dito kinakailangan na ang isang jet ng mga gas - mga produkto ng pagkasunog ay dumaloy palabas ng makina sa isang mataas na bilis: ang puwersa ng reaksyon ng jet na ito ay ang thrust ng engine . Dahil dito, ang gawain ng pagpapalawak ng mga gas na produkto ng pagkasunog ng gasolina sa makina ay dapat na gastusin sa pagpapabilis ng mga gas mismo. Nangangahulugan ito na ang thermal energy ng mga gas sa isang jet engine ay dapat ma-convert sa kanilang kinetic energy - ang random chaotic thermal motion ng mga molecule ay dapat mapalitan ng kanilang organisadong daloy sa isang direksyon na karaniwan sa lahat. Para sa layuning ito, nagsisilbi ang isa sa pinakamahalagang bahagi ng makina, ang tinatawag na jet nozzle. Anuman ang uri ng isang partikular na jet engine, ito ay kinakailangang nilagyan ng isang nozzle kung saan ang mga mainit na gas ay dumadaloy palabas ng makina sa napakabilis na bilis - ang mga produkto ng pagkasunog ng gasolina sa makina. Sa ilang mga makina, ang mga gas ay pumapasok kaagad sa nozzle pagkatapos ng combustion chamber, halimbawa, sa rocket o ramjet engine. Sa iba, ang mga turbojet, ang mga gas ay unang dumaan sa isang turbine, kung saan ibinibigay nila ang bahagi ng kanilang thermal energy. Kumokonsumo ito sa kasong ito upang himukin ang compressor, na nagsisilbing i-compress ang hangin sa harap ng combustion chamber. Ngunit gayon pa man, ang nozzle ay ang huling bahagi ng makina - ang mga gas ay dumadaloy dito bago umalis sa makina. Ang jet nozzle ay maaaring magkaroon ng iba't ibang hugis, at, bukod dito, ibang disenyo, depende sa uri ng makina. Ang pangunahing bagay ay ang bilis kung saan ang mga gas ay dumadaloy sa labas ng makina. Kung ang bilis ng pag-agos na ito ay hindi lalampas sa bilis ng pagpapalaganap ng mga sound wave sa mga lumalabas na gas, kung gayon ang nozzle ay isang simpleng cylindrical o narrowing pipe section. Kung ang bilis ng pag-agos ay dapat lumampas sa bilis ng tunog, ang nozzle ay binibigyan ng hugis ng isang lumalawak na tubo o, una, nagpapaliit, at pagkatapos ay lumalawak (Love's nozzle). Tanging sa isang tubo na tulad ng isang hugis, tulad ng ipinapakita ng teorya at karanasan, posible na ikalat ang gas sa supersonic na bilis, upang tumawid sa "sonic barrier". Refrigerator kanin. 2.31. init ng makina pampainit Katawan ng gumaganang makina Sa madaling salita, ang mga heat engine ay nagpapalit ng init sa trabaho o, sa kabaligtaran, gumagana sa init. Ang mga thermal engine ay may dalawang uri depende sa direksyon ng mga prosesong nagaganap sa kanila. 1.
Ang mga makina ng init ay nagko-convert ng init mula sa isang panlabas na pinagmumulan sa gawaing mekanikal. Ang automotive internal combustion engine ay isang halimbawa ng heat engine. Pinapalitan nito ang init na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng gasolina sa mekanikal na enerhiya ng kotse. 2.
Ang mga makina ng pagpapalamig ay naglilipat ng init mula sa isang hindi gaanong iniinit na katawan patungo sa isang mas pinainit dahil sa mekanikal na gawain ng isang panlabas na pinagmumulan. Ang refrigerator sa bahay na mayroon ka sa iyong apartment ay isang halimbawa ng isang refrigeration machine. Sa loob nito, ang init ay tinanggal mula sa silid ng pagpapalamig at inilipat sa nakapalibot na espasyo. Isaalang-alang ang mga ganitong uri ng mga heat engine nang mas detalyado. Alam natin na ang paggawa sa isang katawan ay isa sa mga paraan upang baguhin ang panloob na enerhiya nito: ang gawaing ginawa, kumbaga, natutunaw sa katawan, nagiging enerhiya ng magulong paggalaw at pakikipag-ugnayan ng mga particle nito. Ang heat engine ay isang aparato na, sa kabaligtaran, ay kumukuha ng kapaki-pakinabang na gawain mula sa ¾magulo¿ panloob na enerhiya ng katawan. Ang pag-imbento ng heat engine ay radikal na nagbago sa mukha ng sibilisasyon ng tao. Ang schematic diagram ng isang heat engine ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod (fig. 2.31). Unawain natin kung ano ang ibig sabihin ng mga elemento ng scheme na ito. Ang gumaganang likido ng makina ay gas. Lumalawak ito, gumagalaw ang piston at sa gayon ay gumaganap ng kapaki-pakinabang na mekanikal magandang trabaho. Ngunit upang pilitin ang gas na palawakin, pagtagumpayan ang mga panlabas na puwersa, kinakailangan na painitin ito sa isang temperatura na mas mataas kaysa sa temperatura ng kapaligiran. Upang gawin ito, ang gas ay dinadala sa contact sa pampainit sa pamamagitan ng nasusunog na gasolina. Sa proseso ng pagkasunog ng gasolina, ang makabuluhang enerhiya ay inilabas, ang bahagi nito ay ginagamit upang mapainit ang gas. Natatanggap ng gas mula sa pampainit ang dami ng init Q1. Ito ay dahil sa init na ito na ang makina ay nagsasagawa ng kapaki-pakinabang na gawain A. Malinaw na ang lahat ng ito. Ano ang refrigerator at bakit ito kailangan? Sa isang solong pagpapalawak ng gas, maaari nating gamitin ang papasok na init nang mahusay hangga't maaari at gawin itong ganap na trabaho. Para sa Upang gawin ito, kinakailangan upang palawakin ang gas isothermally: ang unang batas ng thermodynamics, tulad ng alam natin, ay nagbibigay sa amin sa kasong ito A = Q1. Ngunit walang nangangailangan ng isang beses na extension. Ang makina ay dapat gumana nang paikot, na nagbibigay ng pana-panahong pag-uulit ng mga paggalaw ng piston. Samakatuwid, sa pagtatapos ng pagpapalawak, ang gas ay dapat na i-compress, ibalik ito sa orihinal na estado nito. Sa proseso ng pagpapalawak, ang gas ay gumagawa ng ilang positibong gawain A1. Sa proseso ng compression, ang positibong gawain A2 ay ginagawa sa gas (at ang gas mismo ay gumaganap ng negatibong gawain A2). Bilang resulta, ang kapaki-pakinabang na gawain ng gas bawat cycle: A = A1 A2 . Siyempre, dapat mayroong A > 0, o A2< A1
(иначе никакого смысла в двигателе нет). Сжимая газ, мы должны совершить меньшую работу, чем совершил газ при расширении. Paano ito makakamit? Sagot: i-compress ang gas sa mas mababang presyon kaysa sa panahon ng pagpapalawak. Sa madaling salita, sa pV-diagram, ang proseso ng compression ay dapat pumunta sa ibaba ng proseso ng pagpapalawak, ibig sabihin, ang cycle ay dapat pumunta sa clockwise (Fig. 2.32). kanin. 2.32. Ikot ng init ng makina Halimbawa, sa cycle sa figure, ang gawaing ginawa ng gas sa panahon ng pagpapalawak ay katumbas ng lugar ng curvilinear trapezoid V1 1a2V2 . Katulad nito, ang gawain ng gas sa panahon ng compression ay katumbas ng lugar ng curvilinear trapezoid V1 1b2V2 na may minus sign. Bilang resulta, ang gawain A ng gas bawat cycle ay lumalabas na positibo at katumbas ng cycle area 1a2b1. Okay, ngunit paano mo ibabalik ang gas sa orihinal nitong estado sa isang mas mababang curve, iyon ay, sa pamamagitan ng mga estado na may mas mababang presyon? Alalahanin na para sa isang naibigay na dami, ang presyon ng isang gas ay mas mababa, mas mababa ang temperatura. Samakatuwid, sa panahon ng compression, ang gas ay dapat dumaan sa mga estado na may mas mababang temperatura. Iyan ay eksakto kung ano ang isang refrigerator ay para sa: upang palamig ang gas sa panahon ng proseso ng compression. Ang refrigerator ay maaaring ang atmospera (para sa mga internal combustion engine) o paglamig ng tubig na tumatakbo (para sa mga steam turbine). Kapag pinalamig, ang gas ay naglalabas ng isang tiyak na halaga ng init Q2 sa refrigerator. Ang kabuuang dami ng init na natatanggap ng gas bawat cycle ay katumbas ng Q1 Q2. Ayon sa unang batas ng thermodynamics: Q1 Q2 = A + U; kung saan ang U ay ang pagbabago sa panloob na enerhiya ng gas bawat cycle. Ito ay katumbas ng zero: U = 0, dahil ang gas ay bumalik sa orihinal nitong estado (at ang panloob na enerhiya, tulad ng naaalala natin, ay isang function ng estado). Bilang resulta, ang gawaing ginagawa ng gas bawat cycle ay katumbas ng: A = Q1 Q2 : Tulad ng nakikita mo, A< Q1
: не удаётся полностью превратить в работу поступающее от нагревателя тепло. Часть теплоты приходится отдавать холодильнику для обеспечения цикличности процесса. mga sasakyan Refrigerator kanin. 2.33. Makina sa pagpapalamig pampainit Ang gumaganang katawan ng pagpapalamig Ang isang tagapagpahiwatig ng kahusayan ng pag-convert ng enerhiya ng nasusunog na gasolina sa gawaing mekanikal ay ang kahusayan ng makina ng init. Ang kahusayan ng isang heat engine ay ang ratio ng mekanikal na gawain A sa dami ng init natanggap mo Q1 mula sa heater: A: Q1 Kung isasaalang-alang ang kaugnayan (2.12 ), mayroon din tayo Q1Q2 Ang kahusayan ng isang heat engine, tulad ng nakikita natin, ay palaging mas mababa kaysa sa pagkakaisa. Halimbawa, ang kahusayan ng mga steam turbine ay halos 25%, at ang kahusayan ng panloob na combustion engine ay halos 40%. Ang pang-araw-araw na karanasan at pisikal na mga eksperimento ay nagsasabi sa amin na sa proseso ng paglipat ng init, ang init ay inililipat mula sa isang mas mainit na katawan patungo sa isang hindi gaanong pinainit, ngunit hindi kabaligtaran. Ang mga proseso ay hindi kailanman sinusunod kung saan, dahil sa paglipat ng init, ang enerhiya ay kusang lumilipat mula sa isang malamig na katawan patungo sa isang mainit, bilang isang resulta kung saan ang malamig na katawan ay mas lalamig, at ang mainit na katawan ay mas uminit. Ang pangunahing salita dito ay ¾spontaneous¿. Kung gumagamit ka ng isang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya, kung gayon posible na isagawa ang proseso ng paglilipat ng init mula sa isang malamig na katawan patungo sa isang mainit. Ito ang ginagawa ng mga refrigerator. Kung ikukumpara sa isang heat engine, ang mga proseso sa isang refrigeration machine ay may kabaligtaran na direksyon (Larawan 2.33). Ang working fluid ng isang refrigeration machine ay tinatawag din na sumisipsip ng init habang lumalawak at naglalabas nito habang kumukontra. Ang refrigerator sa isang refrigeration machine ay isang katawan kung saan inaalis ang init. Ang refrigerator ay nagpapadala ng gumagana sa katawan (gas) ang dami ng init Q2, bilang resulta kung saan lumalawak ang gas. Sa kurso ng compression, ang gas ay nagbibigay ng init Q1 sa isang mas pinainit na katawan, ang heater. Upang maganap ang naturang paglipat ng init, ang gas ay dapat na i-compress sa mas mataas na temperatura kaysa noong pinalawak ito. Ito ay posible lamang dahil sa gawaing A0 na isinagawa ng isang panlabas na mapagkukunan (halimbawa, isang de-koryenteng motor)22. Samakatuwid, ang dami ng init ang inilipat mo sa heater ay lumalabas na higit pa sa dami ng init na kinuha mula sa lamig dilnik, sa pamamagitan lamang ng halaga ng A0: Q1 = Q2 + A0 : 21 Sa tunay na mga sistema ng pagpapalamig, ang nagpapalamig ay isang pabagu-bago ng isip na solusyon na may mababang punto ng kumukulo na sumisipsip ng init sa panahon ng pagsingaw at naglalabas nito sa panahon ng paghalay. 22 Sa tunay na mga yunit ng pagpapalamig, ang de-koryenteng motor ay lumilikha ng mababang presyon sa evaporator, na nagiging sanhi ng pagpapakulo at pag-init ng nagpapalamig; sa kabaligtaran, sa condenser, ang de-koryenteng motor ay lumilikha ng isang mataas na presyon, sa ilalim kung saan ang nagpapalamig ay nagpapalamig at nagbibigay ng init. Kaya, sa pV-diagram, ang operating cycle ng refrigeration machine ay napupunta sa counterclockwise. Ang cycle area ay ang gawaing A0 na isinagawa ng isang panlabas na pinagmulan (Larawan 2.34). kanin. 2.34. Ikot ng chiller Ang pangunahing layunin ng refrigeration machine ay ang paglamig ng isang tiyak na reservoir (halimbawa, isang freezer). Sa kasong ito, ang tangke na ito ay gumaganap ng papel ng isang refrigerator, at ang kapaligiran ay nagsisilbing pampainit, ang init na inalis mula sa tangke ay nahuhulog dito. Ang isang tagapagpahiwatig ng kahusayan ng makina ng pagpapalamig ay ang koepisyent ng pagganap, katumbas ng ratio ng init na inalis mula sa refrigerator sa gawain ng isang panlabas na mapagkukunan: Q A 2 0 : Ang koepisyent ng pagganap ay maaaring mas malaki kaysa sa isa. Sa mga totoong refrigerator, ito ay tumatagal ng mga halaga ng humigit-kumulang mula 1 hanggang 3. May isa pang kawili-wiling aplikasyon: ang refrigerator ay maaaring gumana bilang isang heat pump. Kung gayon ang layunin nito ay magpainit ng isang tiyak na reservoir (halimbawa, pag-init ng espasyo) dahil sa init na inalis mula sa kapaligiran. Sa kasong ito, ang tangke na ito ay magiging pampainit, at ang kapaligiran ay magiging refrigerator. Ang isang tagapagpahiwatig ng kahusayan ng heat pump ay ang heating coefficient, katumbas ng ratio ng dami ng init na inilipat sa heated reservoir sa trabaho. panlabas na pinagmulan: Q A 1 0 : Ang mga halaga ng heating coefficient ng mga tunay na heat pump ay karaniwang nasa hanay mula 3 hanggang 5. Ang mga mahahalagang katangian ng isang heat engine ay ang pinakamataas at pinakamababang temperatura ng working fluid sa panahon ng cycle. Ang mga halagang ito ay tinatawag na temperatura ng pampainit at temperatura ng refrigerator, ayon sa pagkakabanggit. Nakita namin na ang kahusayan ng isang heat engine ay mahigpit na mas mababa kaysa sa pagkakaisa. Ang isang natural na tanong ay lumitaw: ano ang pinakamataas na posibleng kahusayan ng isang heat engine na may mga nakapirming halaga ng temperatura ng heater T1 at ang mas malamig na temperatura T2 ? Hayaan, halimbawa, ang pinakamataas na temperatura ng gumaganang likido ng makina ay 1000 K, at ang pinakamababang temperatura ay 300 K. Ano ang teoretikal na limitasyon ng kahusayan ng naturang makina? Ang sagot sa tanong na ito ay ibinigay ng French physicist at engineer na si Sadi Carnot noong 1824. Siya ay nag-imbento at nagsaliksik ng isang kahanga-hangang makina ng init na may perpektong gas bilang nagtatrabaho katawan. Gumagana ang makinang ito sa isang Carnot cycle na binubuo ng dalawang isotherms at dalawang adiabat. Isaalang-alang ang direktang pag-ikot ng makinang Carnot, paikot-ikot (Larawan 2.35). Sa kasong ito, ang makina ay gumagana bilang isang heat engine. T 23 kanin. 2.35. Ikot ng Carnot Isotherm 1! 2. Sa site 1! 2, ang gas ay dinadala sa thermal contact sa temperatura heater T1 at lumalawak isothermally. Ang dami ng init Q1 ay nagmumula sa heater at ganap na na-convert sa trabaho sa lugar na ito: A12 = Q1. Adiabat 2! 3. Para sa layunin ng kasunod na compression, kinakailangan upang ilipat ang gas sa isang zone ng mas mababang temperatura. Upang gawin ito, ang gas ay thermally insulated at pagkatapos ay lumalawak nang adiabatically sa lugar 2! 3. Kapag lumalawak, ang gas ay gumagawa ng positibong gawain A23, at dahil dito, bumababa ang panloob na enerhiya nito: U23 = A23. Isotherm 3! 4. Ang thermal insulation ay inalis, ang gas ay dinadala sa thermal contact na may temperatura na T2 cooler. Nagaganap ang isothermal compression. Ang gas ay nagbibigay sa refrigerator ng dami ng init Q2 at gumagawa ng negatibong gawain A34 = Q2. Adiabat 4! 1. Ang seksyong ito ay kinakailangan upang ibalik ang gas sa orihinal nitong estado. Sa panahon ng adiabatic compression, ang gas ay gumagawa ng negatibong gawain A41 , at ang pagbabago sa panloob na enerhiya ay positibo: U41 = A41 . Ang gas ay pinainit sa paunang temperatura T1. Natagpuan ni Carnot ang kahusayan ng cycle na ito (sa kasamaang palad, ang mga kalkulasyon ay lampas sa saklaw ng kurikulum ng paaralan): T 1T 2 Bilang karagdagan, pinatunayan niya na ang kahusayan ng Carnot cycle ay ang pinakamataas na posible para sa lahat ng mga makina ng init na may temperatura ng pampainit na T1 at isang mas malamig na temperatura na T2. Kaya, sa halimbawa sa itaas (T1 = 1000 K, T2 = 300 K) mayroon kaming: max =1000 300 = 0;7 (= 70%): 1000 Ano ang punto ng paggamit ng eksaktong isotherms at adiabats, at hindi ang ilang iba pang mga proseso? Lumalabas na ang mga isothermal at adiabatic na proseso ay nagpapabalik-balik sa makina ng Carnot. Maaari itong patakbuhin nang pabaligtad (counterclockwise) sa pagitan ng parehong heater at refrigerator nang hindi kinasasangkutan ng iba pang mga device. Sa kasong ito, ang Carnot machine ay gagana bilang isang refrigeration machine. Ang kakayahang magpatakbo ng isang Carnot machine sa parehong direksyon ay gumaganap ng isang napakahalagang papel sa thermodynamics. Halimbawa, ang katotohanang ito ay nagsisilbing isang link sa patunay ng pinakamataas na kahusayan ng Carnot cycle. Babalik tayo dito sa susunod na artikulo sa ikalawang batas ng thermodynamics.
Kung ikukumpara sa isang heat engine, ang mga proseso sa isang refrigeration machine ay nasa kabaligtaran ng direksyon. (Larawan 86).
Ang pangunahing layunin ng isang refrigeration machine ay upang palamig ang isang tiyak na reservoir (halimbawa, isang freezer). Sa kasong ito, ang tangke na ito ay gumaganap ng papel ng isang refrigerator, at ang kapaligiran ay nagsisilbing pampainit - ang init na inalis mula sa tangke ay nahuhulog dito.
Bilang resulta ng pag-expire ng gumaganang likido mula sa nozzle ng makina, ang isang reaktibong puwersa ay nabuo sa anyo ng isang reaksyon (recoil) ng jet, na gumagalaw sa makina at aparato na istruktura na nauugnay dito sa direksyon na kabaligtaran. sa pag-agos ng jet. Ang iba't ibang uri ng enerhiya (kemikal, nuklear, elektrikal, solar) ay maaaring ma-convert sa kinetic (bilis) na enerhiya ng isang jet stream sa isang rocket engine. Pinagsasama ng R. D. (direct reaction engine) ang aktwal na makina sa mover, ibig sabihin, ay nagbibigay ng sarili nitong paggalaw nang walang paglahok ng mga intermediate na mekanismo.
Sa lahat ng mga makina, mayroong dalawang proseso ng conversion ng enerhiya. Una, ang kemikal na enerhiya ng gasolina ay binago sa thermal energy ng mga produkto ng pagkasunog, at pagkatapos ay ang thermal energy ay ginagamit upang magsagawa ng mekanikal na gawain. Kasama sa mga naturang makina ang mga reciprocating engine ng mga sasakyan, diesel locomotives, steam at gas turbine ng mga power plant, atbp.2.12 Mga makinang pampainit
2.12.1
Mga makinang pampainit
2.12.2
Mga makina ng pagpapalamig
2.12.3
Carnot heat engine
