3 kolvi. Kolvi jõudmisel silindri külgseinas oleva avani väljus aur atmosfääri ning kolb langes alla. Sellised masinad tulid edukalt toime vee pumpamise või raskuste tõstmisega, kuid ei suutnud anda tööstusmasinatele vajalikku stabiilse kiirusega pöörlemist. Probleemi lahendas James Watt 1788. aastal, leiutades tänaseni kasutusel oleva aurumasina. Soojusmasin = seade, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Masina tööks vajalikku soojust võib saada kütuste põletamisel, päikese- või tuumaenergiast, vulkaanilistes piirkondades kasutatakse ka Maa-sisest (geotermaalset) soojust. Mehaaniline töö tehakse gaaside paisumisel; et aga masin töötaks pidevalt, tuleb paisunud gaas uuesti algolekusse kokku suruda. Kuidas seda teha nii, et masin töötaks stabiilselt ja ökonoomselt, on tänaseni üks tähtsamaid tehnoloogilisi probleeme
oma kineetilise energia turbiini rootori. Osa sellest energiast kulub kompressori käitamiseks, teine osa läheb aga vajaliku keha töölepanemiseks (autorattad, lennukipropeller). Seda saab ära kasutada ka reaktiivimootorina. Turbiinist suurel kiirusel väljapaiskuvad gaasid tekitavad reaktiivveojõu, mis paneb peamiselt liikuma lennukid. Soojusmasina kasutegur Kasutegur näitab, kui palju kogu tööst muudab soojusmasin kasulikuks tööks. Selle käigus võrreldakse kütuse põlemise käigus vabanenud soojust ja kasulikku tööd. ,,Kahjulik" soojus on see, mis tuleb anda masinale mehaanilise töö saamiseks. Kasuteguri arvutamiseks on valem: h=Q1-Q2/Q1*100% kus Q1 on tsüklis soojendilt saadud soojushulk ja Q2 on jahutile antud soojushulk. Selge on see, et kasutegur on väiksem kui 100%. Reaalsete soojusmasinate kasutegurid jäävad tugevasti alla 100%
soojusmasin esialgses olekus, et alustada uut tsüklit. Soojusmasinad teevad inimeste eest ära palju tööd ja nad hoiavad kokku meie aega. Samuti teevad soojusmasinad ära palju rohkem tööd kui ükski inimene seda suudaks. Energiat saadakse põhiliselt kivisöe, nafta ja gaasi põletamisel. Umbes 90% maailma energiatoodangust saadakse sellel teel. Kütuse siseenergia muutmine mehaaniliseks energiaks on tänapäeval üks masinate põhilisi ülesandeid. Kuidas soojusmasin töötab: Soojusmasinas olev aine (vesi, õhk jne) saab soojust kõrgema temperatuuriga reservuaarist, teeb kasulikku tööd ning annab tagasi algolekusse minnes soojust välja. Lühidalt öeldes on soojusmasin seade, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Masina tööks vajalikku soojust võib saada kütuste põletamisel, päikese- või tuumaenergiast, vulkaanilistes piirkondades kasutatakse ka Maa-sisest (geotermaalset) soojust. Mehaaniline töö tehakse
Kolb on endiselt ülemises äärmises asendis. Soojusmasina kasutegur Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast muudab masin kasulikuks tööks. =Akas/Q1·100% Akas- kasulik töö-1J Q1-juurdeantud soojushulk(soojushulk, mis vabaneb silindris küttesegu plahvatamise tagajärjel)-1J Q2-jahutile antud soojushulk -eeta-kasutegur- 0,3·100%(väiksem kui 40%) Akas=Q1-Q2 =Q1-Q2/Q1·100% Ideaalne soojusmasin on selline, mis tagab isoleeritud süsteemis parima soojuse ära kasutamise. =T1-T2/T1·100% T1-soojendi t°,küttesegu plahvatamise t° T2-jahuti t°,väliskeskkonna t° Soojusmasina kasutegurit ei saa suurendada põhimõtteliselt üle 90% TD-s on kahesuguseid protsesse: pööratav protsess ja mittepööratav protsess(sooja vett külmast eraldamine) Kõik reaalsed protsessid on mittepööratavad. TD II printsiip: Soojusülekanne ei saa iseenesest toimuda külmemalt kehalt soojemale.
1. Mis on soojusmasin? Too 2 näidet konkreetsete masinate kohta. Selgita, kus soojushulk tekib ja milleks kasutatakse. Soojusmasin on masin, mis muundab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Soojusmasin koosneb soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha), jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) ja töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha) a) Aurumasin soojushulk tekib veeanumas/küttekatlas, mille tulemusena vesi muutus auruks. Kasutati varem aurulaevadel, aururongidel, soekaevandustes. b) Neljataktiline sisepõlemismootor silindris toimub küttesegu põlemine ja soojusenergia muundamine
Q1 + Q2 + Q 3 + … + Q n = 0 , kus saadud soojushulgad on positiivsed, ära antud – negatiivsed. Sellist võrrandit nimetatakse soojusliku tasakaalu võrrandiks ja kehtib kehade isoleeritud süsteemis, kus puudub soojusvahetus süsteemiväliste kehadega või keskkonnaga. Termodünaamika (TD) I seadus TD I seadus väljendab energia jäävuse seadust soojuslikel protsessidel. Termodünaamika seaduste avastamine pani aluse soojusmasinate loomisele. Soojusmasin on masin, mis teeb mehaanilist tööd soojusenergia arvel. Keha, mille poolt avaldatavad jõud teevad tööd, nimetatakse töötavaks kehaks. Aurumasinates on töötavaks kehaks veeaur, sisepõlemismootorites kütuse põlemisgaasid. Ajalooliselt on termodünaamika seadusi sõnastatud erinevalt. Üks võimalik sõnastus, millele vastab valem võimaldab teha arvutusi, on järgmine: Kehale antud soojushulga Q arvel suureneb keha siseenergia ΔU võrra ja tehakse mehaanilist tööd A.
soojendist soojushulk Q1. Gaas teeb paisudes mehaanilist tööd A. Pideva töö tegemiseks peab töötava keha olek taastuma teatava aja jooksul, milleks tuleb soojendist saadud soojushulgast anda osaQ2 jahutile. Jahu- tiks on ümbritsev keskkond. Tsükkli lõpuks on gaas jälle tavaolekus ja siseenergia muut 0 Termodünaamika esimese seaduse kohaselt on mehaaniline töö gaasi paisumisel A = Q1 Q2 Soojusmasina kasutegur on mehaanilise töö ja soojendist saadud energia suhe, mida väljendatakse tihti protsentides Prantsuse teadlane Carnot näitas, et ideaalse soojusmasina kasutegur on: T1 ja T2 on soojendi ja jahuti absoluutsed temperatuurid ülekantavast soojushulgast saab seda rohkem mehaanilist tööd, mida suurem on temperatuuride vahe soojusülekandel Valem näitab, et ülekantavast soojushulgast saab seda
Soojusnähtused. 1. Siseenergia olemus ja selle muutmise viisid: Siseenergia – keha molekulide kineetilise ja nende vahelise vastastikmõju potentsiaalse energia summa a. Soojusülekande teel – Q=∆U (∆U – siseenergia muut) (Q – soojushulk – iseloomustab soojusvahetuse teel ülekantud energia hulka) Soojendamine – Q>0 ∆U>0 Jahutamine – Q<0 ∆U<0 Soojusjuhtivus – soojusenergia kandumine kuumemalt kehalt külmemale kehale aineosakeste vastasmõju tagajärjel (metallid) Konvektsioon – aine liikumisega kaasnev soojuse levimine vedelikus või gaasis Soojuskiirgus – soojuse levimine kehade poolt kiiratava, temperatuurist sõltuva elektromagnetkiirguse mõjul b. Mehaanilise töö tegemisel ∆U= –A (Q=0) (A – mehaaniline töö) Välisjõudude töö tegemisel – A<0 U>0 Süsteemisisesed jõudude töö tegemisel – A>0 ∆U<0 2. Ideaalne gaas: a. Ideaalne gaas on gaasi lihtsaim mudel - molekulidel on lõpmata väi
Kõik kommentaarid