الآلات الحرارية

2015 علوم القرن الـ21 الطاقة والمادة

براون بير

k

الآلات الحرارية الفيزياء

للحصول على منافع الحرارة يتم في الغالب تحويلها إلى نوعٍ آخر من أنواع الطاقة.

ويستند عمل الآلة (المحرك) الحرارية – مثل محرك الاحتراق الداخلي والمحرك الغازي والتوربين (العنفة) البخاري أو الصاروخ– على تحويل الحرارة إلى طاقة ميكانيكية.

في جميع هذه الآلات تؤدي الحرارة إلى تمدد الغازات الناتجة عن الاحتراق وبالتالي تحريك مكبس أو توربين أو لتوفير قوة دفع.

تعتمد كفاءة هذه الآلات على فروقات درجة الحرارة (وبالتالي الفرق في المحتوى الحراري) للغازات قبل وبعد إنجازها الشغل الميكانيكي.

يعتبر المهندس الفرنسي نيكولاس سادي كارنو(1796- 1832) Nicolas Sadi Carnot رائد دراسة الآلات الحرارية باستخدام مفهوم كفاءة الآلة أو مردودها.

تعمل الآلات الحرارية في دورة من التغيرات تشمل شوط الإدخال وشوط الاحتراق أو الانضغاط وشوط التمدد وشوط العادم للتخلص من الغازات الساخنة.

لكن، وحتى على المستوى النظري لآلة مثالية، لا يمكن لكفاءة الآلة أن تبلغ 100 في المئة.

في الآلات العملية تبلغ الكفاءة – النسبة بين الحرارة الداخلة إلى كمية الحرارة الخارجة – ما بين 40 -50 بالمئة1، وذلك بسبب فقدان الطاقة نتيجة للاحتكاك والمخلفات الحرارية والطاقة الصوتية

المترجم

1. التعريف الدقيق للكفاءة: النسبة بين الشغل المنجز إلى كمية الحرارة الداخلة