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カルノーマシーンの公式、仕組みと応用
の カルノー機 それは熱を使って仕事をする理想的な周期モデルです。このシステムは、ガスを圧縮するシリンダー内を移動するピストンとして理解することができます。実行されるサイクルは、熱力学の父、フランスの物理学者でエンジニアのNicolasLéonardSadi Carnotが語ったカルノーのそれです。.
カルノーは19世紀の初めにこのサイクルを告げました。機械は4つの状態変化、すなわち温度と定圧のような交互の条件にさらされます.
索引
- 1式
- 1.1等温膨張（A→B）
- 1.2断熱膨張（B→C）
- 1.3等温圧縮（C→D）
- 1.4断熱圧縮（D→A）
- 2カルノー機の仕組み?
- 3アプリケーション
- 4参考文献
式
カルノーによれば、理想的な機械を温度および圧力の変動にさらすことによって、得られる収率を最大にすることが可能である。.
カルノーサイクルは、等温膨張、断熱膨張、等温圧縮、断熱圧縮の4つのフェーズのそれぞれで個別に分析する必要があります。.
次に、カルノー機内で実行されるサイクルの各段階に関連する式について詳述する。.
等温膨張（A→B）
このフェーズの前提は次のとおりです。
- ガス量：最小量から中量へ.
- 機械温度：一定温度T1、高い値（T1> T2）.
- 機械圧力：P1からP2まで下降.
等温過程は、温度Ｔ１がこの段階中に変化しないことを意味する。熱の伝達はガスの膨張を引き起こし、それはピストン上の動きを引き起こし、そして機械的仕事を生み出す。.
膨張すると、ガスは冷却する傾向があります。しかし、それは温度源によって放出された熱を吸収し、その膨張中に一定の温度を維持.
このプロセスの間温度は一定のままであるので、ガスの内部エネルギーは変化せず、そしてガスによって吸収された全ての熱は効果的に仕事に変換される。したがって：
他方、サイクルのこの段階の終わりには、それに対する理想気体方程式を用いて圧力の値を得ることも可能である。このように、あなたは以下を持っています：
この表現では：
P2：フェーズ終了時の圧力.
Vbポイントbの体積.
n：ガスのモル数.
R：理想気体の普遍定数。 R = 0.082（atm *リットル）/（モル* K）.
T1：絶対初期温度、ケルビン度.
断熱膨張（B→C）
プロセスのこの段階の間、ガスの膨張は熱を交換する必要なしに起こる。このように、施設は以下の通りです：
- ガス量：平均量から最大量まで.
- 機械温度：T1からT2まで降下.
- 機械圧力：定圧P2.
断熱過程は、Ｐ２圧がこの段階中に変化しないことを意味する。温度が下がり、ガスは最大体積に達するまで膨張し続けます。つまり、ピストンは頂点に達する.
この場合、行われる仕事はガスの内部エネルギーから来ており、エネルギーはこのプロセスの間に減少するので、その値は負です。.
それが理想的な気体であると仮定すると、その理論は気体分子は運動エネルギーしか持たないと考えている。熱力学の原理によると、これは次の式で推定できます。
この式では：
ΔUb→c：b点とc点の間の理想気体の内部エネルギーの変化.
n：ガスのモル数.
Cv：ガスのモル熱容量.
T1：絶対初期温度、ケルビン度.
T2：絶対温度、ケルビン度.
等温圧縮（C→D）
この段階でガス圧縮が始まります。つまり、ピストンがシリンダー内に移動し、それによってガスがその体積を収縮させます。.
プロセスのこのフェーズに固有の条件は以下に詳述されています。
- ガス量：最大量から中間量へ.
- 機械温度：一定温度T2、減少した値（T2 < T1).
- 機械圧力：P2からP1に上昇.
ここでガスへの圧力が増加するので、それは圧縮し始めます。しかしながら、温度は一定のままであり、従って、ガスの内部エネルギー変動はゼロである。.
等温膨張と同様に、行われる仕事は系の熱に等しい。したがって：
理想気体方程式を使用してこの時点での圧力を見つけることも可能です。.
断熱圧縮（D→A）
これはプロセスの最後の段階で、システムは初期状態に戻ります。このために、以下の条件が考慮されます。
- ガス量：中間量から最小量まで.
- 機械温度：T2からT1に上昇.
- 機械圧力：定圧P1.
前の段階でシステムに組み込まれていた熱源が取り除かれ、圧力が一定のままである限り理想的なガスがその温度を上昇させる.
ガスは初期温度条件（T1）とその体積（最小）に戻ります。繰り返しますが、行われる作業はガスの内部エネルギーに由来するため、次のことを行う必要があります。
断熱膨張の場合と同様に、以下の数式によってガスエネルギーの変動を得ることが可能である。
カルノー機の仕組み?
カルノー機は、等温過程と断熱過程の変化によって性能が最大化されるモーターのように動作し、膨張段階と理想気体の理解を交互に繰り返します。.
このメカニズムは、2つの温度の焦点が存在することを考えると、熱の変動にさらされている仕事を発揮する理想的な装置として理解することができます.
第１の焦点では、システムは温度Ｔ１にさらされる。それはシステムに圧力をかけ、ガス膨張を引き起こす高温です.
その結果、ピストンがシリンダーの外に出て、その膨張が断熱膨張によってのみ可能になる機械的作業が実行されます。.
次に、システムがT1未満の温度T2にさらされるという2番目の焦点になります。つまり、メカニズムは冷却の影響を受けます.
これは熱の抽出とガスの破砕を引き起こし、断熱圧縮後に初期体積に達する.
アプリケーション
カルノー機械は熱力学の最も重要な側面の理解に貢献したおかげで広く使われてきました.
このモデルは、実際のエンジンを設計する際の参照方法である、温度と圧力の変化による理想的なガスの変動を明確に理解することを可能にします.
参考文献
- カルノー熱機関サイクルと第2法則（s.f.）取得元：nptel.ac.in
- Castellano、G.（2018）。カルノー機取得元：famaf.unc.edu.ar
- カルノーサイクル（s.f.）。ハバナ、キューバ以下から取得しました：ecured.cu
- カルノーサイクル（s.f.）取得元：sc.ehu.es
- Fowler、M。（s.f.）。熱機関カルノーサイクル取得元：galileo.phys.virginia.edu
- ウィキペディア、フリー百科事典（2016）。カルノー機取得元：en.wikipedia.org