همه چیز در مورد ترمو دینامیک و قوانین آن
ارسال شده: شنبه ۱۳۹۴/۶/۱۴ - ۱۴:۵۳
سلام
چند سوال کلی
مفهوم کلی ترمودینامیک چیه؟
ترمودینامیک چه کاربردی داره؟
میشه چند مثال توی طبیعت زد که قوانین ترمودینامیک در اونها مشهود باشه؟
واژه ترمودینامیک از دو واژه یونانی ترمو به معنی گرما و دینامیک به معنی پویایی وقدرت تشکیل شده است . کلمه دینامیک در واژه این علم به معنی این است که ترمودینامیک علم بررسی انرژی در حرکت و پویایی اجسام و سیستمها است ، به همین دلیل واژه معادل فارسی ترمودینامیک ، گرماپویایی است . در این علم تمام جنبه های انرژی و تبدیلات آن از قبیل تولید قدرت ، تبرید و سرمایش توصیف می شوند .
ترمودینامیک علم بررسی رفتار مواد در برابر کار و انرژی (معمولاً به شکل گرما) است. در ترمودینامیک درمورد روشهای تبدیل انرژی و تغییرات خواص ماده در اثر تبدیل انرژی، تغییر فاز و یا تماس با ماده دیگر بحث می شود. این تعریف بسیارکلی است و در واقع هنگامی میتوان این تعریف را واقعاً درک کرد که با جوانب کاربردی آن آشنا شده باشیم.
تعریف دقیق ترمودینامیک درهمه کتابهای ترمودینامیک و جزوات درسی دانشجویان موجود است که آن را علم کار و حرارت یا دانش انرژی و انتروپی خوانده اند .
می دانیم که ماده از تعداد زیادی ذرات به نام مولکول تشکیل شده است که خواص یک ماده بطور طبیعی به رفتار این ذرات وابسته است . مثلا برای تعریف فشار یک گاز از برخورد مولکوها و انتقال اندازه حرکت آنها کمک می گیریم ؛ حال با دانستن این موضوع به این نکته اشاره می کنیم که برای تعیین فشار داخل یک محفظه لازم نیست که از رفتار ذرات گاز اطلاع دقیق داشته باشیم و با اتصال یک فشار سنج به آن محفظه نیز می توان فشارآن را یافت .
در ترمودینامیک ،این روش که یک دید کلی و باز یا به عبارتی یک دید ماکروسکوپی به رفتار اجسام است و نیاز به اطلاع از رفتار ذرات ندارد ، ترمودینامیک کلاسیک نام دارد .
درمقابل اگر با یک دید دقیق و میکروسکوپی به رفتار اجسام بنگریم و مبنای عمل ، میانگین رفتار گروههای بزرگ ذرات باشد در علم ترمودینامیک آماری به سر می بریم .
ترمودینامیک نیز مانند تمام علوم ، یک علم آزمایشگاهی و تجربی است که بنیان آن بر اساس چند اصل ساده و بسیلر مهم شکل گرفته است که به قوانین ترمودینامیک موسوم هستند که این قوانین نیز برگرفته از مشاهدات تجربی است .
بسیاری ازتجهیزات مهندسی شامل دستگاههای تاسیساتی ، تجهیزات نیروگاهی ، توربین های گاز ، موتورهای احتراق داخلی ، یخچال ها وبسیاری از دیگر اختراعات بشر بر پایه علم ترمودینامیک شکل گرفته است .
مشهود ترین کاربردهای ترمودینامیک در سیکلهای توان ( قدرت ) و سیکلهای تبرید ( سرمایش ) یافت می شوند.
ازاین میان می توان به سه مثال خوب از دستگاههای ترمودینامیکی اشاره کرد :
1. نیروگاه ساده بخار
2. موتورهای احتراق داخلی
3. یخچال ساده ومعمولی
یک نیروگاه بخار دارای 4 جزء اصلی است :
* دیگ بخار ( boiler )
* توربین ( turbine )
* چگالنده یا تقطیرگر ( condenser )
* پمپ ( pump )
بطور خلاصه مکانیزم کاری یک نیروگاه ساده بخار بصورت زیر است :
در دیگ بخار ، بخار آب تولید می شود ، در توربین ،انرژی آن به حرکت یک شافت تبدیل شده که این شافت به ژنراتور برای تولید برق متصل است، سپس در تقطیرگر بخار خروجی از توربین به مایع تبدیل شده و به کمک پمپ به دیگ بخار باز می گردد تا این سیکل تکرار شود.
در تصویر زیر طرح و شکل کلی یک نیروگاه ساده بخار نمایش داده شده است .
طرح و شکل کلی یک نیروگاه ساده بخار
طرح و شکل کلی یک نیروگاه ساده بخار
يکی دیگر از نمونه های کاربردی سیکلهای قدرت ، سیکل استاندار هوایی اتو بوده که مکانیزم موتورهای احتراق داخلی ( اشتعال جرقه ای ) را با آن تقریب می زنند. چهار فرایندهای مکش ، تراکم ، اشتعال ،انبساط وتخلیه که دریک سیلندر- پیستون رخ می دهد ، به خوبی در این سیکل بیان می شود .
چهار فرایندهای مکش ، تراکم ، اشتعال ،انبساط وتخلیه
چهار فرایندهای مکش ، تراکم ، اشتعال ،انبساط وتخلیه
مراحل كاري يك موتور احتراق داخلي
چهار فرایندهای مکش ، تراکم ، اشتعال ،انبساط وتخلیه
چهار فرایندهای مکش ، تراکم ، اشتعال ،انبساط وتخلیه
در نهایت به معرفی یکی دیگر از دستگاههای ترمودینامیکی می پردازیم :
در یک یخچال ساده ، کمپرسور ، بخار را مکیده و با فشار و حرارت بالا آن را به کندانسور می فرستد . در کندانسور این بخار گاز تقطیر وسرد شده و در شیر انبساط دچار افت فشار می شود . مایع حاصل در اواپراتور تبخیر شده و با گرمایی که از مواد غذایی می گیرد ، تولید سرما می کند . این بخار به طرف کمپرسور هدایت شده و سیکل تکرار می گردد .
کمپرسور ، بخار را مکیده و با فشار و حرارت بالا آن را به کندانسور می فرستد . در کندانسور این بخار گاز تقطیر وسرد شده و در شیر انبساط دچار افت فشار می شود . مایع حاصل در اواپراتور تبخیر شده و با گرمایی که از مواد غذایی می گیرد ، تولید سرما می کند . این بخار به طرف کمپرسور هدایت شده و سیکل تکرار می گردد
کمپرسور ، بخار را مکیده و با فشار و حرارت بالا آن را به کندانسور می فرستد . در کندانسور این بخار گاز تقطیر وسرد شده و در شیر انبساط دچار افت فشار می شود . مایع حاصل در اواپراتور تبخیر شده و با گرمایی که از مواد غذایی می گیرد ، تولید سرما می کند . این بخار به طرف کمپرسور هدایت شده و سیکل تکرار می گردد
http://www.noandishaan.com
چند سوال کلی
مفهوم کلی ترمودینامیک چیه؟
ترمودینامیک چه کاربردی داره؟
میشه چند مثال توی طبیعت زد که قوانین ترمودینامیک در اونها مشهود باشه؟
واژه ترمودینامیک از دو واژه یونانی ترمو به معنی گرما و دینامیک به معنی پویایی وقدرت تشکیل شده است . کلمه دینامیک در واژه این علم به معنی این است که ترمودینامیک علم بررسی انرژی در حرکت و پویایی اجسام و سیستمها است ، به همین دلیل واژه معادل فارسی ترمودینامیک ، گرماپویایی است . در این علم تمام جنبه های انرژی و تبدیلات آن از قبیل تولید قدرت ، تبرید و سرمایش توصیف می شوند .
ترمودینامیک علم بررسی رفتار مواد در برابر کار و انرژی (معمولاً به شکل گرما) است. در ترمودینامیک درمورد روشهای تبدیل انرژی و تغییرات خواص ماده در اثر تبدیل انرژی، تغییر فاز و یا تماس با ماده دیگر بحث می شود. این تعریف بسیارکلی است و در واقع هنگامی میتوان این تعریف را واقعاً درک کرد که با جوانب کاربردی آن آشنا شده باشیم.
تعریف دقیق ترمودینامیک درهمه کتابهای ترمودینامیک و جزوات درسی دانشجویان موجود است که آن را علم کار و حرارت یا دانش انرژی و انتروپی خوانده اند .
می دانیم که ماده از تعداد زیادی ذرات به نام مولکول تشکیل شده است که خواص یک ماده بطور طبیعی به رفتار این ذرات وابسته است . مثلا برای تعریف فشار یک گاز از برخورد مولکوها و انتقال اندازه حرکت آنها کمک می گیریم ؛ حال با دانستن این موضوع به این نکته اشاره می کنیم که برای تعیین فشار داخل یک محفظه لازم نیست که از رفتار ذرات گاز اطلاع دقیق داشته باشیم و با اتصال یک فشار سنج به آن محفظه نیز می توان فشارآن را یافت .
در ترمودینامیک ،این روش که یک دید کلی و باز یا به عبارتی یک دید ماکروسکوپی به رفتار اجسام است و نیاز به اطلاع از رفتار ذرات ندارد ، ترمودینامیک کلاسیک نام دارد .
درمقابل اگر با یک دید دقیق و میکروسکوپی به رفتار اجسام بنگریم و مبنای عمل ، میانگین رفتار گروههای بزرگ ذرات باشد در علم ترمودینامیک آماری به سر می بریم .
ترمودینامیک نیز مانند تمام علوم ، یک علم آزمایشگاهی و تجربی است که بنیان آن بر اساس چند اصل ساده و بسیلر مهم شکل گرفته است که به قوانین ترمودینامیک موسوم هستند که این قوانین نیز برگرفته از مشاهدات تجربی است .
بسیاری ازتجهیزات مهندسی شامل دستگاههای تاسیساتی ، تجهیزات نیروگاهی ، توربین های گاز ، موتورهای احتراق داخلی ، یخچال ها وبسیاری از دیگر اختراعات بشر بر پایه علم ترمودینامیک شکل گرفته است .
مشهود ترین کاربردهای ترمودینامیک در سیکلهای توان ( قدرت ) و سیکلهای تبرید ( سرمایش ) یافت می شوند.
ازاین میان می توان به سه مثال خوب از دستگاههای ترمودینامیکی اشاره کرد :
1. نیروگاه ساده بخار
2. موتورهای احتراق داخلی
3. یخچال ساده ومعمولی
یک نیروگاه بخار دارای 4 جزء اصلی است :
* دیگ بخار ( boiler )
* توربین ( turbine )
* چگالنده یا تقطیرگر ( condenser )
* پمپ ( pump )
بطور خلاصه مکانیزم کاری یک نیروگاه ساده بخار بصورت زیر است :
در دیگ بخار ، بخار آب تولید می شود ، در توربین ،انرژی آن به حرکت یک شافت تبدیل شده که این شافت به ژنراتور برای تولید برق متصل است، سپس در تقطیرگر بخار خروجی از توربین به مایع تبدیل شده و به کمک پمپ به دیگ بخار باز می گردد تا این سیکل تکرار شود.
در تصویر زیر طرح و شکل کلی یک نیروگاه ساده بخار نمایش داده شده است .
طرح و شکل کلی یک نیروگاه ساده بخار
طرح و شکل کلی یک نیروگاه ساده بخار
يکی دیگر از نمونه های کاربردی سیکلهای قدرت ، سیکل استاندار هوایی اتو بوده که مکانیزم موتورهای احتراق داخلی ( اشتعال جرقه ای ) را با آن تقریب می زنند. چهار فرایندهای مکش ، تراکم ، اشتعال ،انبساط وتخلیه که دریک سیلندر- پیستون رخ می دهد ، به خوبی در این سیکل بیان می شود .
چهار فرایندهای مکش ، تراکم ، اشتعال ،انبساط وتخلیه
چهار فرایندهای مکش ، تراکم ، اشتعال ،انبساط وتخلیه
مراحل كاري يك موتور احتراق داخلي
چهار فرایندهای مکش ، تراکم ، اشتعال ،انبساط وتخلیه
چهار فرایندهای مکش ، تراکم ، اشتعال ،انبساط وتخلیه
در نهایت به معرفی یکی دیگر از دستگاههای ترمودینامیکی می پردازیم :
در یک یخچال ساده ، کمپرسور ، بخار را مکیده و با فشار و حرارت بالا آن را به کندانسور می فرستد . در کندانسور این بخار گاز تقطیر وسرد شده و در شیر انبساط دچار افت فشار می شود . مایع حاصل در اواپراتور تبخیر شده و با گرمایی که از مواد غذایی می گیرد ، تولید سرما می کند . این بخار به طرف کمپرسور هدایت شده و سیکل تکرار می گردد .
کمپرسور ، بخار را مکیده و با فشار و حرارت بالا آن را به کندانسور می فرستد . در کندانسور این بخار گاز تقطیر وسرد شده و در شیر انبساط دچار افت فشار می شود . مایع حاصل در اواپراتور تبخیر شده و با گرمایی که از مواد غذایی می گیرد ، تولید سرما می کند . این بخار به طرف کمپرسور هدایت شده و سیکل تکرار می گردد
کمپرسور ، بخار را مکیده و با فشار و حرارت بالا آن را به کندانسور می فرستد . در کندانسور این بخار گاز تقطیر وسرد شده و در شیر انبساط دچار افت فشار می شود . مایع حاصل در اواپراتور تبخیر شده و با گرمایی که از مواد غذایی می گیرد ، تولید سرما می کند . این بخار به طرف کمپرسور هدایت شده و سیکل تکرار می گردد
http://www.noandishaan.com