دورة تحريك حراري


دورة التحريك الحراري أو الدورة الترموديناميكية في الفيزياء والكيمياء والهندسة هي دورة مكونة من عدة تغيرات للحالة لوسط شغل (كالبخار، أو الماء أو غاز) وتسير دوريا بحيث تعود بعد كل دورة إلى الحالة الابتدائية التي تتصف ب ضغط معين ودرجة حرارة معينة وكثافة معينة. (توصف تلك الحالات وغيرها من صفات نظام بأنها دوال الحالة). الدورة الترموديناميكية هي عملية تقنية تتحول خلالها الحرارة إلى شغل مثل محرك احتراق داخلي أو جهاز تدفئة أو ثلاجة.

يتحكم القانون الأول للديناميكا الحرارية في الدورة وينص على أن: "صافي الحرارة الداخلة في النظام تساوي صافي الشغل المؤدى من النظام". وطبيعة تتابع مسيرة العمليات تعمل على تكرار الدورة مما يجعل الدورة فكرة أساسية في الحركة الحرارية.

الحرارة والشغل

كانت أول آلات دورة الحركة الحرارية هي «دورة القدرة»، مثل دورة محرك بخاري أو محرك الاحتراق الداخلي ودورة الطلمبة الحرارية. ففي دورة القدرة تتحول الحرارة إلى شغل ميكانيكي، بينما في دورة الطلمبة الحرارية فهي تنقل الحرارة من درجة حرارة منخفضة إلى درجة حرارة عالية عن طريق إمدادها بشغل. وتتكون الدورات عموما من عمليات شبه مستقرة (لا تتغير مع الزمن، بل تعود كل منها إلى حالتها الأولى خلال الدورات المتعاقبة)، وبذلك يمكن أن تشتغل كدورة قدرة (إنتاج شغل ميكانيكي) أو كطلمبة حرارية (تحول الشغل إلى حرارة) عن طريق التحكم في اتجاه العملية.

تمثل الدورة برسوم بيانية منها نوع يبين العلاقة بين تغير الحجم وتغير الضغط ويسمى مخطط الضغط والحجم ونوع آخر يبين العلاقة بين تغير درجة الحرارة والإنتروبية ويسمى مخطط درجة الحرارة والإنتروبي، وفيها يبين اتجاه عمل الدورة عما إذا كانت دورة قدرة (في اتجاه عقرب الساعة) أو تعمل الدورة كطلمبة حرارية (في عكس اتجاه عقرب الساعة).

علاقتها بالشغل

شكل الضغط والحجم للدورة الترموديناميكية

ونظرا لأن التغير الكلي في حالات الدورة خلال الدورة الترموديناميكية يكون مساويا للصفر، فهي تشكل دورة في شكل الضغط والحجم. في شكل الضغط والحجم يبين المحور Y الضغط (P) والمحور X يبين الحجم (V). وتعين المساحة المحصورة في الدورة مقدار الشغل (W) الناتج من الدورة:

هذا الشغل يكون مساويا للحرارة Q المعطاة إلى النظام:

تماثل المعادلة 2 دورة عملية متساوية درجة الحرارة: ومع أن الطاقة الداخلية في النظام تتغير أثناء عمليات الدورة إلا أنه عند انتهاء الدورة تكون الطاقة الداخلية للنظام هي نفسها عن بدء العملية.

إذا سارت الدورة في اتجاه عقرب الساعة يكون الشغل W موجب الإشارة، وهي تمثل آلة حرارية. وإذا سارت الدورة بعكس اتجاه عقرب الساعة، يكون الشغل W سالب الإشارة، وتمثل الدورة عندئذ طلمبة حرارية.

الطلمبة الحرارية: نبدأ عند النقطة 4 ونزيد الحجم (نؤدي شغلا) حتى النقطة 3 مع المحافظة على درجة حرارة ثابتة. عند 3 نثبت الحجم ونبدأ في رفع الضغط (نؤدي شغلا) حتى النقطة 2، فيعمل الضغط على زيادة حرارة الغاز. من النقطة 2 نكبس الحجم (نؤدي شغلا) فيزداد الضغط وتزداد درجة حرارة الغاز حتى نصل إلى النقطة 1. عند النقطة 1 نقلل الضغط مع ثبات الحجم (نؤدي شغلا). أي أن «الطلمبة الحرارية» تحول الشغل الميكانيكي إلى حرارة.

دورة القدرة

شكل توضيحي للآلة الحرارية.

دورة القدرة هي أساس عمل الآلة الحرارية التي تمد معظم العالم ب الطاقة الكهربائية وتشغل معظم السيارات والعربات ذات محرك. ويمكن تصنيف دورات القدرة بحسب نوع المحرك الذي يعمل، وأكثر المحركات استهداما هو محرك الاحتراق الداخلي ودورته تسمى أوتو سيكل، وعلى نمطها يعمل محرك الجازولين ومحرك الديزل. ومن المحركات التي تمثل آلات الاحتراق الخارجي نعرف مثلا توربين الغاز ودورة رانكن التي تمثل توربين بخاري.

تسير الدورة الترموديناميكية هنا في اتجاه عقرب الساعة وهي تمثل عمل آلة حرارية. وتتكون الدورة من 4 عمليات ممثلة بمنحنيات في مخطط الضغط p والحجم v.

وعلى سبيل المثال، الشغل الميكانيكي المؤدي بواسطة تغيرات الضغط والحجم طبقا لدورة آلة حرارية تشتمل على 4 عمليات ترموديناميكية (قارن الشكل):

حيث:

وإذا لم يحدث تغير في الحجم في العمليتين 4->1 و2->3, تتبسط المعادلة (3) إلى الآتي:

دورات طلمبة حرارية

تمثل دورات المضخة الحرارية المضخة الحرارية والثلاجة. والفرق بينهما هو أن المضخة الحرارة تعمل على رفع درجة حرارة المكان المراد تسخينه بينما تعمل الثلاجة أو أي جهاز تبريد على تبريد مكان نريد خفض درجة حرارته.

وتتكون دورة التبريد من دورة ضغط بخار والتي تتمثل في ثلاجة وتعمل بواسطة وسط تبريد يغير أطواره بين الحالة السائلة والحالة الغازية. ويتم التبريد فيها عن طريق تبخير السائل. ويمكن عن طريق تبريد الغاز إلى تسييل الغاز، كما في الغاز النفطي المسال.

نماذج لآلات عملية

أمثلة لأنظمة حقيقية ممثلة بعملية مثالية: مخطط الضغط والحجم PV diagram، ومخطط درجة الحرارة والإنتروبي TS diagram لدورة برايتون، كنماذج لعمليات حقيقية للتوربين الغازي.

تستخدم دورة الحركة الحرارية لتمثيل جهاز حقيقي، وعادة تحدد لها مبدئيا بعض الافتراضات.[1] ويساعد تبسيط الافتراضات على تقليل مشاكل الضبط والتحكم، فتسهل بالتالي التحكم في سير العملية.[1] وعلى سبيل المثال كما هو مبين في الشكل، نجد أن التوربين الغازي أو محرك نفاث يمكن تمثيلهما بواسطة دورة برايتون. ويتكون المحرك من عدة مراحل، وتمثل كل منها على حدة كعملية ترموديناميكية مثالية. وعلى الرغم من أن كل مرحلة نجريها على وسط الشغل قد يكون جهازا معقدا في حقيقة امره ولكن تمثيله كعمليات مثالية تقربنا بالفعل إلى سلوكها الحقيقي. وافتراض آخر يتعلق بالغاز العادم الذي قد نعيده إلى المدخل رغم فقدانه جزءا من حرارته، فيعتبر هذا أيضا نوعا من المثالية في آداء الدورة.

والفرق بين دورة مثالية ودوره حقيقية قد يكون كبيرا، وعلى سبيل المثال توضح الأشكال التالية الفرق بين الشغل الناتج المحسوب لدورة ستيرلينغ والأداء الحقيقي لآلة ستيرلينغ:[1]

دورة ستيرلينج مثالية الأداء المعتاد الشغل المثالي (أحمر)والمعتاد (أصفر) ويتبين الفرق بينهما

الشغل الناتج هو المساحة داخل الدورة، ومنها يظهر الفرق الكبير بين الشغل الناتج المحسوب بواسطة الدورة المثالية والشغل الفعلي الناتج من آلة حقيقية. كما نلاحظ أن العمليات المنفردة الحقيقية تختلف عن نظيراتها المثالية، مثلما في حالة التمدد في حجم ثابت (العملية 1 - 2) حيث تتم العملية واقعيا مع قدر من زيادة في الحجم.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ ا ب ج Cengel, Yunus A.; Boles, Michael A. (2002). Thermodynamics: an engineering approach. Boston: McGraw-Hill. pp. 452. ISBN 0-07-238332-1.

Read other articles:

この記事には複数の問題があります。改善やノートページでの議論にご協力ください。 出典が不足しています。存命人物の記事は特に、検証可能性を満たしている必要があります。(2016年5月) ほとんどまたは完全に一つの出典に頼っています。(2016年5月) 人物の特筆性の基準を満たしていないおそれがあります。(2016年5月)出典検索?: 久慈マサムネ – ...

 

Місто Албуртісангл. Alburtis Координати 40°30′36″ пн. ш. 75°36′07″ зх. д. / 40.51000000002777313° пн. ш. 75.601944444471783413° зх. д. / 40.51000000002777313; -75.601944444471783413Координати: 40°30′36″ пн. ш. 75°36′07″ зх. д. / 40.51000000002777313° пн. ш. 75.601944444471783413° зх. д.þ...

 

Taekwondo nosJogos Pan-Americanos de 2015 Masculino Feminino -58 kg -49 kg -68 kg -57 kg -80 kg -67 kg +80 kg +67 kg A categoria mais de 80 kg masculino do taekwondo nos Jogos Pan-Americanos de 2015 foi disputada em 22 de julho no Centro Esportivo Mississauga, em Mississauga. [1] Calendário Horário local (UTC-4). Data Horário Fase 22 de julho 14:20 Oitavas de final 22 de julho 15:20 Quartas de final 22 de julho 16:20 Semifinal 22 de julho 20:20 Repescagem 22 de julho 20:50 Disputa pel...

Brede Hangeland Datos personalesNombre completo Brede Paulsen HangelandNacimiento Houston, Estados Unidos20 de junio de 1981 (42 años)País Estados UnidosNacionalidad(es) NoruegaAltura 1,99 m (6′ 6″)[1]​Peso 91 kg (200 lb)[1]​Carrera deportivaDeporte FútbolClub profesionalDebut deportivo 2000(Viking FK)Posición DefensaGoles en clubes 25Retirada deportiva 2016(Crystal Palace)Selección nacionalSelección NOR NoruegaDebut 20 de noviembre de 2002Dorsal...

 

Asparagus edulis Біологічна класифікація Царство: Рослини (Plantae) Клада: Судинні рослини (Tracheophyta) Клада: Покритонасінні (Angiosperms) Клада: Однодольні (Monocotyledon) Порядок: Холодкоцвіті (Asparagales) Родина: Холодкові (Asparagaceae) Рід: Холодок (Asparagus) Вид: A. edulis Біноміальна назва Asparagus edulis(Oberm.) J.-P.Lebrun ...

 

SDN Tanjung Barat 03InformasiJenisSekolah Dasar NegeriNomor Pokok Sekolah Nasional20102239[1]Kepala SekolahSamin, S.Pd.Jumlah kelasKelas I sampai Kelas VIAlamatLokasiJl. Rancho Indah RT 008/02, Kelurahan Tanjung Barat, Kecamatan Jagakarsa, Jakarta Selatan, DKI Jakarta, IndonesiaTel./Faks.021-78843582Moto Sekolah Dasar Negeri Tanjung Barat 03 adalah sebuah sekolah dasar negeri yang terletak di Jalan Rancho Indah, Kelurahan Tanjung Barat, Kecamatan Jagakarsa, Jakarta Selatan. ...

  لمعانٍ أخرى، طالع إنيغما (توضيح). إنيغماEnigma صورة غلاف الألبوم MCMXC aD معلومات عامة بداية 1990  المهنة ملحن الحياة الفنية النوع موسيقى العصر الجديد الآلات الموسيقية الغيتار، البيانو، سنثسيزر، آلة مفاتيح ألات مميزة سنثسيزر، آلة مفاتيح أعمال مشتركة (Seven Lives Many Faces) (A Posteriori...

 

2003 live album by A-haHow Can I Sleep with Your Voice in My HeadLive album by A-haReleased25 March 2003Recorded15 September – 10 October 2002Venue Hallenstadion, Zürich Wembley Arena, London Arena Leipzig, Leipzig Zénith Paris, Paris Heineken Music Hall, Amsterdam Length73:20LabelWEAProducerA-haA-ha chronology Lifelines(2002) How Can I Sleep with Your Voice in My Head(2003) The Singles: 1984–2004(2005) Professional ratingsReview scoresSourceRatingAllMusic link How Can I Sleep w...

 

Piala Super UEFAMulai digelar1972; 50 tahun lalu (1972)(resmi sejak tahun 1973)WilayahEropa (UEFA)Jumlah tim2Juara bertahan Manchester City (gelar pertama)Tim tersukses A.C. Milan Barcelona Real Madrid (5 gelar)Situs webSitus web resmi Piala Super UEFA 2024 Piala Super UEFA (bahasa Inggris: UEFA Super Cup) sejak tahun 1972 hingga 1994 bernama Piala Super Eropa (bahasa Inggris: European Super Cup) adalah pertandingan antar klub sepak bola Eropa yang diperebutkan oleh tim yang meru...

2020 song by Zedd and Griff Inside OutSingle by Zedd and GriffReleased23 October 2020 (2020-10-23)Genre Future Bass Length3:06LabelInterscopeSongwriter(s) Anton Zaslavski Brittany Amaradio Jonas Jeberg Michael Pollack Sarah Griffiths Producer(s) Jonas Jeberg Zedd Zedd singles chronology Funny (2020) Inside Out (2020) You've Got to Let Go If You Want to Be Free (2022) Griff singles chronology 1,000,000 X Better(2020) Inside Out(2020) Love Is a Compass(2020) Music videoIn...

 

Lake in Whatcom County, Washington, US Not to be confused with Lake Sammamish. This article includes a list of general references, but it lacks sufficient corresponding inline citations. Please help to improve this article by introducing more precise citations. (June 2011) (Learn how and when to remove this template message) Lake SamishLake SamishShow map of Washington (state)Lake SamishShow map of the United StatesLocationWhatcom County, WashingtonCoordinates48°40′N 122°23′W / ...

 

Campeonato Mundial de Ciclismo em Pista de 1969 Campeonato Mundial de Ciclismo em Pista de 1969 Dados Datas 5 - 9 agosto Cidade sede Antuérpia, Bélgica Brno, Tchecoslováquia Vélodrome Sportpaleis, Antuérpia Velôdromo de Brno Eventos 11 ← 1968 1970 → O Campeonato Mundial UCI de Ciclismo em Pista de 1969 foi realizado na cidade de Antuérpia, na Bélgica e em Brno, Tchecoslováquia entre os dias 5 e 9 agosto. Foram disputadas onze eventos, 9 para os homens (3 para os profissio...

Argentine footballer (born 1922) Roberto Aballay Personal informationFull name Roberto José Aballay[1]Date of birth (1922-11-22) 22 November 1922 (age 101)Place of birth Buenos Aires, ArgentinaPosition(s) ForwardSenior career*Years Team Apps (Gls)1940–1941 River Plate 2 (0)1942 Argentinos Juniors 1 (1)1943 Banfield 13 (8)1944–1945 Asturias F.C. 24 (40)1946–1948 San Lorenzo 9 (7)1949 Genoa 29 (3)1950–1952 FC Nancy 53 (16)1952–1955 Metz 22 (3)1955–1956 MC Alger ? (?) *...

 

香港出口信用保險局 Hong Kong Export Credit Insurance Corporation  香港特別行政區公營機構香港出口信用保險局 標誌總監趙民忠總經理錢秀瑛部門資訊成立日期1966年法律基礎第1115章《香港出口信用保險局條例》類型法定機構總部 香港九龍尖東麼地道75號南洋中心第1座2樓聯絡資訊網站官方網站 香港出口信用保險局(英語:Hong Kong Export Credit Insurance Corporation)根據《香港出口�...

 

日本 > 長野県 > 松本市 > 清水 (松本市) 清水 町丁 清水清水の位置 北緯36度14分10.38秒 東経137度58分54.19秒 / 北緯36.2362167度 東経137.9817194度 / 36.2362167; 137.9817194国 日本都道府県 長野県市町村 松本市人口(2018年(平成30年)10月1日現在)[1] • 合計 1,675人等時帯 UTC+9 (日本標準時)郵便番号 390-0805[2]市外局番 0263 (松本MA)[3...

?Ведмідь бурий Охоронний статус Найменший ризик (МСОП 3.1) Біологічна класифікація Домен: Ядерні (Eukaryota) Царство: Тварини (Animalia) Тип: Хордові (Chordata) Клас: Ссавці (Mammalia) Ряд: Хижі (Carnivora) Родина: Ведмедеві (Ursidae) Рід: Ведмідь (Ursus) Вид: Ведмідь бурий Біноміальна назва Ursus arctosLinnaeus, 17...

 

Eshkol National Parkגן לאומי אשכולBlooming flowers & palm trees in the parkLocation in IsraelLocationSouthern District, IsraelCoordinates31°18′29.05″N 34°29′22.19″E / 31.3080694°N 34.4894972°E / 31.3080694; 34.4894972Eshkol National Park Eshkol National Park (Hebrew: גן לאומי אשכול) is a national park located in Northern Negev, Israel, near Gaza.[1] History Ein Habesor spring The 875-acre park offers lawns and shaded picn...

 

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: Sultanzade – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (June 2012) (Learn how and when to remove this template message) Part of a series onImperial, royal, noble, gentry and chivalric ranks in West, Central, South Asia and North Africa Emperor: Caliph Shahans...

Зона франка (фр. Zone Franc) — возглавляемый Францией валютный союз, созданный преимущественно на базе её бывших колониальных владений. Начало формирования зоны франка связано с началом выпуска во второй половине XIX века банкнот частных французских банков для французс�...

 

アルゼンチン共和国杯 第60回アルゼンチン共和国杯開催国 日本主催者 日本中央競馬会競馬場 東京競馬場創設 1963年5月19日2021年の情報距離 芝2500m格付け GII賞金 1着賞金5700万円出走条件 サラ系3歳以上(国際)(特指)負担重量 ハンデキャップ出典 [1][2]テンプレートを表示 第46回アルゼンチン共和国杯 第48回アルゼンチン共和国杯 アルゼンチン共和国杯(西&...

 

Strategi Solo vs Squad di Free Fire: Cara Menang Mudah!