जेव्हा आपण भौतिकशास्त्र आणि थर्मोडायनामिक्समध्ये बोलतो कार्नेट सायकल आम्ही कार्नेट इंजिनमध्ये होणार्‍या प्रक्रियेच्या अनुक्रमांचा संदर्भ देत आहोत. हे एक आदर्श डिव्हाइस आहे ज्यामध्ये फक्त काही रिव्हर्सिबल-प्रकारच्या प्रक्रिया असतात. याचा अर्थ असा की एकदा या प्रक्रिया झाल्या की प्रारंभिक स्थिती पुन्हा सुरू केली जाऊ शकते. या प्रकारची मोटर भौतिकशास्त्रात एक आदर्श मोटार मानली जाते आणि उर्वरित मोटर्सची योजना करण्यास सक्षम होण्यासाठी याचा वापर केला जातो.
या लेखामध्ये आम्ही तुम्हाला कार्नोट सायकल आणि त्यातील मुख्य वैशिष्ट्यांविषयी आवश्यक असलेल्या सर्व गोष्टी सांगणार आहोत.
मुख्य वैशिष्ट्ये
आम्ही बोलत आहोत की या प्रकारच्या इंजिनला एक आदर्श इंजिन मानले जाते. हे तसे आहे कारण त्यामध्ये उर्जेचे अपव्यय नसणे, जमिनीवर किंवा हवेमुळे घर्षण झाल्यामुळे आणि कोणत्याही प्रकारचे चिकटपणा आहे. कोणत्याही वास्तविक इंजिनमध्ये या सर्व वैशिष्ट्ये किंवा तोटे उद्भवू शकतात थर्मल एनर्जीचे 100% वापर करण्यायोग्य कामात रुपांतर करणे अशक्य आहे. तथापि, कार्नोट ढीग या सर्व परिस्थितीचे अनुकरण करू शकते जेणेकरून अधिक चांगले कार्य करता येईल आणि सोप्या पद्धतीने गणना केली जाऊ शकते.
जेव्हा आपण इंजिन विकत घेतो तेव्हा आपण हे कार्य करण्यास सक्षम असलेल्या पदार्थापासून सुरू करतो. उदाहरणार्थ, वापरलेले मुख्य पदार्थ म्हणजे गॅस, पेट्रोल किंवा स्टीम. जेव्हा कार्य करण्यास सक्षम असलेल्या पदार्थांवर तापमान आणि दबाव दोन्हीमध्ये बदल केले जातात, ते त्यांच्या व्हॉल्यूममध्ये काही भिन्नता निर्माण करतात. अशाप्रकारे, मोटर ठेवण्यासाठी पिस्टन एका सिलेंडरमध्ये हलविला जाऊ शकतो.
कार्नोट सायकल म्हणजे काय?
हे चक्र कार्नेट इंजिन नावाच्या सिस्टममध्ये उद्भवते. या इंजिनमध्ये एक आदर्श गॅस आहे जो सिलेंडरमध्ये बंद आहे आणि जो पिस्टन प्रदान करतो. पिस्टन वेगवेगळ्या तापमानात असलेल्या विविध स्त्रोतांशी संपर्कात आहे. या प्रणालीमध्ये काही प्रक्रिया आहेत ज्या आपण पुढील चरणांमध्ये पाहू शकता:
- डिव्हाइसला विशिष्ट प्रमाणात उष्णता दिली जाते. उष्णतेची ही मात्रा उच्च तापमानातील औष्णिक जलाशयातून येते.
- पुरविल्या जाणार्‍या या उष्णतेमुळे मोटार कार्य करते
- काही उष्णता वापरली जाते आणि काही वाया जाते. कचरा थर्मल टाकीमध्ये हस्तांतरित केला जातो जो कमी तापमानात असतो.
एकदा आम्ही सर्व प्रक्रिया पाहिल्या, तर आपण कार्नेट सायकलचे स्टेज काय आहेत ते पाहू. या प्रक्रियेचे विश्लेषण आकृत्याद्वारे केले जाते ज्यामध्ये दबाव आणि खंड मोजले जातात. इंजिनचा उद्देश एकतर टाकी क्रमांक दोनमधून त्यातून उष्णता काढून थंड ठेवणे असू शकते. या प्रकरणात आम्ही शीतकरण मशीनबद्दल बोलत आहोत. याउलट, थर्मल जलाशयात प्रथम क्रमांकावरील उष्णता स्थानांतरित करण्याचे उद्दीष्ट असेल तर आपण उष्णता पंपबद्दल बोलत आहोत.
जर आपण दबाव आणि व्हॉल्यूम डायग्रामचे विश्लेषण केले तर आपल्याला दिसून येते की इंजिनच्या प्रेशर आणि तापमानात बदल काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये खाली दर्शविल्या आहेत:
- जोपर्यंत तापमान स्थिर ठेवले जाते. येथे आपण एका समस्थानिक प्रक्रियेबद्दल बोलत आहोत.
- उष्णता हस्तांतरण नाही. आमच्याकडे येथे थर्मल इन्सुलेशन आहे.
आइसोथर्मल प्रक्रिया एकमेकांशी जोडणे आवश्यक आहे आणि थर्मल इन्सुलेशन केल्याबद्दल धन्यवाद.
कार्नोट सायकलचे टप्पे
सुरुवातीच्या क्षणी आपण चक्राच्या कोणत्याही भागासह प्रारंभ करू शकतो ज्यामध्ये गॅसमध्ये दाब, खंड आणि तपमानाची काही विशिष्ट परिस्थिती असते. या आणि वायू प्रक्रियेची मालिका पार पडेल ज्यामुळे ती सुरुवातीच्या परिस्थितीत परत येऊ शकेल. एकदा गॅस त्याच्या सुरुवातीच्या परिस्थितीत परत आला की, दुसरे आवर्तन सुरू करणे योग्य स्थितीत होते. शेवटच्या वेळी अंतर्गत उर्जा सुरुवातीस अंतर्गत उर्जा प्रमाणेच या अटी दिली जातात. याचा अर्थ ऊर्जा संरक्षित आहे. आम्हाला हे आधीच माहित आहे की उर्जेची निर्मिती किंवा नाश झालेली नाही तर केवळ रूपांतर झाले आहे.
कार्नोट सायकलचा पहिला टप्पा एक समकक्ष विस्तारावर आधारित आहे. या अवस्थेत ही यंत्रणा थर्मल जलाशय 1 पासून उष्णता शोषून घेते आणि एक समकक्ष विस्तार वाढवते. म्हणूनच, वायूचे प्रमाण वाढते आणि दबाव कमी होते. तथापि, जेव्हा गॅस वाढत जातो तेव्हापासून तापमान थंड होते. म्हणूनच, आम्हाला माहित आहे की त्याची अंतर्गत उर्जा वेळोवेळी स्थिर राहते.
दुसर्‍या टप्प्यात आमच्याकडे ए एडिएबॅटिक विस्तार Iडिआबॅटिक म्हणजे सिस्टम उष्णता मिळवित नाही किंवा गमावत नाही. वर सांगितल्याप्रमाणे गॅस उष्णता इन्सुलेशनमध्ये ठेवून हे साध्य केले जाते. म्हणूनच, अ‍ॅडिएबॅटिक विस्तारामध्ये व्हॉल्यूम वाढते आणि कमीतकमी मूल्यापर्यंत पोहोचल्याशिवाय दबाव कमी होतो.
मध्ये तिसरा टप्पा आपल्याकडे एक आइसोडर्मल कॉम्प्रेशन आहे. येथे आम्ही इन्सुलेशन काढून टाकतो आणि सिस्टम थर्मल टँक नंबर 2 च्या संपर्कात येते, जे कमी तापमानात असेल. म्हणूनच, या औष्णिक टाकीचा वापर न केल्या गेलेल्या कचरा उष्णतेचे हस्तांतरण करण्याची यंत्रणा जबाबदार आहे. उष्णता सोडताच दबाव वाढू लागतो आणि व्हॉल्यूम कमी होऊ लागतो.
शेवटी, कार्नेट सायकलच्या शेवटच्या टप्प्यात आमच्याकडे एएडिएबॅटिक कॉम्प्रेशन. येथे आम्ही सिस्टमद्वारे थर्मल इन्सुलेशनच्या टप्प्यावर परत जाऊ. पुन्हा सुरुवातीच्या परिस्थितीत पोहोचण्यापर्यंत दाब वाढते आवाज कमी होते. म्हणूनच, चक्र पुन्हा सुरू करण्यास तयार आहे.
मर्यादा
आधी सांगितल्याप्रमाणे, कार्नोटचे इंजिन आदर्श आहे. याचा अर्थ असा आहे की तेव्हापासून त्याच्या मर्यादा आहेत वास्तविक मोटर्समध्ये 100% कार्यक्षमता नसते. आम्हाला माहित आहे की दोन कार्नोट मशीन्स दोन्ही समान थर्मल जलाशयांनी काम करतात तर त्यांची कार्यक्षमता समान आहे. या विधानाचा अर्थ असा आहे की आम्ही कोणता पदार्थ वापरतो याची मला काळजी आहे, कारण कामगिरी पूर्णपणे स्वतंत्र असेल आणि उठविली जाऊ शकत नाही.
मागील विश्लेषणावरून आपण काढलेला निष्कर्ष असा आहे की कार्नोट सायकल ही थर्मोडायनामिक प्रक्रियेची सर्वोच्च आहे जी आदर्शपणे पोहोचली जाऊ शकते. म्हणजेच, त्यापलीकडे जास्त कार्यक्षमतेसह कोणतेही इंजिन असणार नाही. आम्हाला माहित आहे की थर्मल इन्सुलेशनची वस्तुस्थिती कधीही परिपूर्ण नसते आणि iडिएबॅटिक टप्पे अस्तित्वात नसतात, कारण बाहेरून उष्णता विनिमय होते.
कारच्या बाबतीत, इंजिन ब्लॉक गरम होते आणि दुसरीकडे, पेट्रोल आणि हवेचे मिश्रण अगदी व्यवस्थित वागत नाही, आपण आदर्शपणे संवाद साधता. काही घटकांचा उल्लेख करणे आवश्यक नाही कार्यक्षमतेत तीव्र कपात करा.
मला आशा आहे की या माहितीसह आपण कार्नेट सायकल आणि त्यातील वैशिष्ट्यांविषयी अधिक जाणून घेऊ शकता.