Θερμοδυναμικός κύκλος
Ένας θερμοδυναμικός κύκλος είναι μια σειρά θερμοδυναμικών διεργασιών που επαναφέρουν ένα σύστημα στην αρχική του κατάσταση. Οι ιδιότητες εξαρτώνται μόνο από τη θερμοδυναμική κατάσταση και συνεπώς δεν αλλάζουν κατά τη διάρκεια ενός κύκλου. Μεταβλητές όπως η θερμότητα και το έργο δεν είναι μηδενικές κατά τη διάρκεια ενός κύκλου, αλλά εξαρτώνται από τη διαδικασία. Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής υπαγορεύει ότι η καθαρή εισροή θερμότητας είναι ίση με την καθαρή εκροή έργου σε κάθε κύκλο. Η επαναλαμβανόμενη φύση της διαδρομής της διεργασίας επιτρέπει τη συνεχή λειτουργία, καθιστώντας τον κύκλο σημαντική έννοια της θερμοδυναμικής.
Εάν η κυκλική διαδικασία κινείται δεξιόστροφα γύρω από το βρόχο, τότε αντιπροσωπεύει μια μηχανή θερμότητας και το W θα είναι θετικό. Εάν κινείται αριστερόστροφα, τότε αντιπροσωπεύει μια αντλία θερμότητας και το W θα είναι αρνητικό.
Παράδειγμα διαγράμματος P-V ενός θερμοδυναμικού κύκλου.
Κλάσεις
Δύο κύριες κατηγορίες θερμοδυναμικών κύκλων είναι οι κύκλοι ισχύος και οι κύκλοι αντλιών θερμότητας. Οι κύκλοι ισχύος είναι κύκλοι που μετατρέπουν κάποια εισερχόμενη θερμότητα σε μηχανικό έργο εξόδου, ενώ οι κύκλοι αντλίας θερμότητας μεταφέρουν θερμότητα από χαμηλές σε υψηλές θερμοκρασίες χρησιμοποιώντας μηχανικό έργο εισόδου.
Θερμοδυναμικοί κύκλοι ισχύος
Οι θερμοδυναμικοί κύκλοι ισχύος αποτελούν τη βάση για τη λειτουργία των μηχανών θερμότητας, οι οποίες παρέχουν το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας και κινούν σχεδόν όλα τα μηχανοκίνητα οχήματα. Οι κύκλοι ισχύος μπορούν να χωριστούν ανάλογα με τον τύπο της θερμικής μηχανής που επιδιώκουν να μοντελοποιήσουν. Οι πιο συνηθισμένοι κύκλοι που μοντελοποιούν μηχανές εσωτερικής καύσης είναι ο κύκλος Otto, ο οποίος μοντελοποιεί βενζινοκινητήρες και ο κύκλος Diesel, ο οποίος μοντελοποιεί πετρελαιοκινητήρες. Οι κύκλοι που μοντελοποιούν μηχανές εξωτερικής καύσης περιλαμβάνουν τον κύκλο Brayton, ο οποίος μοντελοποιεί αεριοστρόβιλους, και τον κύκλο Rankine, ο οποίος μοντελοποιεί ατμοστρόβιλους.
Διάγραμμα θερμικής μηχανής.
Σχετικές σελίδες
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Τι είναι ένας θερμοδυναμικός κύκλος;
A: Ένας θερμοδυναμικός κύκλος είναι μια σειρά θερμοδυναμικών διεργασιών που επαναφέρουν ένα σύστημα στην αρχική του κατάσταση.
Ερ: Αλλάζουν οι ιδιότητες κατά τη διάρκεια ενός θερμοδυναμικού κύκλου;
Α: Όχι, οι ιδιότητες εξαρτώνται μόνο από τη θερμοδυναμική κατάσταση και συνεπώς δεν αλλάζουν κατά τη διάρκεια ενός κύκλου.
Ερ: Η θερμότητα και το έργο είναι μηδενικά κατά τη διάρκεια ενός θερμοδυναμικού κύκλου;
Α: Όχι, η θερμότητα και το έργο δεν είναι μηδενικά κατά τη διάρκεια ενός κύκλου, αλλά εξαρτώνται από τη διεργασία.
Ερ: Τι υπαγορεύει ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής σε έναν κύκλο;
Α: Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής υπαγορεύει ότι η καθαρή εισροή θερμότητας είναι ίση με την καθαρή εκροή έργου σε κάθε κύκλο.
Ερ: Γιατί ο κύκλος είναι σημαντική έννοια στη θερμοδυναμική;
Α: Η επαναλαμβανόμενη φύση της διαδρομής της διεργασίας επιτρέπει τη συνεχή λειτουργία, καθιστώντας τον κύκλο σημαντική έννοια στη θερμοδυναμική.
Ερ: Τι αντιπροσωπεύει ένας δεξιόστροφος θερμοδυναμικός κύκλος;
Α: Εάν η κυκλική διεργασία κινείται δεξιόστροφα γύρω από τον κύκλο, τότε αντιπροσωπεύει μια θερμική μηχανή και το W θα είναι θετικό.
Ερ: Τι αντιπροσωπεύει ένας αριστερόστροφος θερμοδυναμικός κύκλος;
Α: Εάν κινείται αριστερόστροφα, τότε αντιπροσωπεύει μια αντλία θερμότητας και το W θα είναι αρνητικό.
