fiz8-6.7· Bölmə 6 İstilik hadisələrində enerjinin saxlanması qanunu· ~13 dəq

İstilik mühərriki. İstilik mühərrikinin faydalı iş əmsalı

Qızdırıcı-işçi cisim-soyuducu quruluşu, $A_f=Q_1-Q_2$ , FİƏ düsturu $\eta=A_f/Q_1$ , ideal mühərrikin $\eta_{\text{max}}$ .

İstilik mühərriki yanacağın daxili enerjisini mexaniki enerjiyə çevirən qurğudur və üç hissədən ibarətdir: qızdırıcı yüksək temperaturlu istilik mənbəyidir, işçi cisim asanlıqla sıxılıb genişlənə bilən buxar və ya yanma qazıdır, soyuducu isə atmosfer və ya radiator ola bilər. Dövri işləyən mühərrikdə qızdırıcı işçi cismə $Q_1$ istilik miqdarı verir, işçi cisim genişlənərək mexaniki iş görür, sonra yenidən sıxılmaq üçün soyuducuya $Q_2$ istilik miqdarı ötürür; bu zaman həmişə $Q_2 < Q_1$ olur. Mühərrikin faydalı işi $A_f = Q_1 - Q_2$ düsturu ilə tapılır. Mühərrikin effektivliyini faydalı iş əmsalı (FİƏ, $\eta$ ) göstərir: $\eta = A_f/Q_1 \cdot 100\%$ ; bu kəmiyyət vahidsizdir və heç vaxt $100\%$ -ə çatmır, çünki qızdırıcıdan alınan enerjinin yalnız bir hissəsi faydalı işə sərf olunur. İdeal mühərrikin mümkün olan maksimum FİƏ-si isə yalnız qızdırıcının $T_1$ və soyuducunun $T_2$ mütləq temperaturları ilə müəyyən olunur: $\eta_{\text{max}} = (T_1-T_2)/T_1 \cdot 100\%$ .

📌Nümunə

Məsələn: FİƏ-si $45\%$ olan mühərrik hər dövrədə soyuducuya $110\ \text{kC}$ istilik verirsə, qızdırıcıdan $200\ \text{kC}$ istilik almış olur.

Əsas terminlər

İstilik mühərriki — Yanacağın daxili enerjisini mexaniki enerjiyə çevirən qurğu; qızdırıcı, işçi cisim və soyuducu adlı üç hissədən ibarətdir.

Qızdırıcı — Mühərrikin yüksək temperaturlu istilik mənbəyi; işçi cismə

Q_1

istilik miqdarı verir.

İşçi cisim — Buxar və ya yanma qazı; qızdırıcıdan aldığı istiliklə genişlənərək mexaniki iş görür, sonra sıxılmaq üçün soyuducuya istilik verir.

Soyuducu — Atmosfer və ya radiator ola bilən, işçi cismin sıxılması üçün ondan

Q_2

(

Q_2<Q_1

) istilik miqdarını qəbul edən hissə.

Faydalı iş (

A_f

) — Mühərrikin bir tsikldə gördüyü mexaniki iş:

A_f=Q_1-Q_2

Faydalı iş əmsalı (

\eta

) — Mühərrikin effektivliyini göstərən, vahidsiz, faizlə ifadə olunan kəmiyyət:

\eta=A_f/Q_1\cdot100\%

; heç vaxt

100\%

-ə çatmır.

İstilik mühərrikinin üç hissəsi

Hissə	Rolu
Qızdırıcı	Yüksək temperaturlu istilik mənbəyi; işçi cismə $Q_1$ verir
İşçi cisim	Buxar və ya yanma qazı; genişlənərək iş görür, sonra sıxılır
Soyuducu	Atmosfer və ya radiator; işçi cisimdən $Q_2$ alır

İstilik axını həmişə qızdırıcıdan işçi cismə, işçi cisimdən soyuducuya doğru gedir.

Mühərrik düsturları

Kəmiyyət	Düstur
Faydalı iş	$A_f=Q_1-Q_2$
FİƏ	$\eta=A_f/Q_1\cdot100\%$
FİƏ ( $Q_1$ , $Q_2$ ilə)	$\eta=(Q_1-Q_2)/Q_1\cdot100\%$
İdeal mühərrikin $\eta_{\text{max}}$ -ı	$\eta_{\text{max}}=(T_1-T_2)/T_1\cdot100\%$

$\eta_{\text{max}}$ yalnız qızdırıcının $T_1$ və soyuducunun $T_2$ mütləq temperaturları ilə müəyyən olunur.

✎Qızdırıcıdan alınan istiliyi (

Q_1

) tap

1Verilənlər: $\eta=45\%$ , $Q_2=110\ \text{kC}$ .
2Düstur: $\eta=(Q_1-Q_2)/Q_1$ , buradan $Q_1=\dfrac{Q_2}{1-\eta}$ .
3Ədədləri yerinə yaz: $Q_1=\dfrac{110}{1-0.45}=\dfrac{110}{0.55}$ .
4Nəticə: $Q_1=200\ \text{kC}$ .

✎Soyuducuya verilən istiliyin faizini tap

1Verilənlər: $\eta=48\%$ .
2Əlaqə: Qızdırıcıdan alınan istiliyin faydalı işə çevrilməyən hissəsi soyuducuya gedir: $100\%-\eta$ .
3Hesablama: $100\%-48\%=52\%$ .
4Nəticə: Qızdırıcıdan alınan istiliyin $52\%$ -i soyuducuya verilir.

🚫Tez-tez səhv

$\eta=45\%$ olduqda $Q_1$ tapmaq üçün $Q_2$ -ni $(1-\eta)$ -ə bölmək lazımdır, $(1+\eta)$ -ə vurmaq deyil: $Q_1=Q_2/(1-\eta)$ .

🚫Tez-tez səhv

FİƏ heç vaxt $100\%$ -ə bərabər və ya ondan böyük ola bilməz — qızdırıcıdan alınan istiliyin yalnız bir hissəsi faydalı işə çevrilir, qalanı soyuducuya gedir.

⚠️Diqqət

Soyuducunun temperaturu HƏMİŞƏ qızdırıcının temperaturundan aşağı olmalıdır; əks halda dövri iş prinsipi pozular.

💡Qeyd

Bir tsikl həmişə eyni ardıcıllıqla gedir: qızdırıcı $Q_1$ verir $\to$ işçi cisim genişlənərək iş görür $\to$ işçi cisim sıxılmaq üçün soyuducuya $Q_2$ verir.

🚫Tez-tez səhv

$Q_1$ sabit qalıb $Q_2$ azaldıqda FİƏ AZALMIR, ARTIR — çünki $A_f=Q_1-Q_2$ böyüyür və $\eta=A_f/Q_1$ nisbəti yüksəlir.

Qaydalar

1İstilik mühərriki yanacağın daxili enerjisini mexaniki enerjiyə çevirən qurğudur və qızdırıcı, işçi cisim, soyuducu adlı üç hissədən ibarətdir.
2Qızdırıcı yüksək temperaturlu istilik mənbəyidir; bu yüksək temperatur yanacağın yanmasından və ya nüvə reaksiyasından alınır.
3İşçi cisim buxar və ya yanma qazıdır və asanlıqla sıxılıb genişlənə bilir; soyuducu isə atmosfer və ya radiator ola bilər.
4Dövri mühərrikdə qızdırıcı işçi cismə $Q_1$ verir, işçi cisim genişlənərək iş görür, sonra sıxılmaq üçün soyuducuya $Q_2$ ( $Q_2 < Q_1$ ) verir; faydalı iş $A_f = Q_1 - Q_2$ -dir.
5Faydalı iş əmsalı $\eta = A_f/Q_1 \cdot 100\% = (Q_1-Q_2)/Q_1 \cdot 100\%$ düsturu ilə hesablanır, vahidsizdir və faizlə ifadə olunur.
6Heç bir istilik mühərriki $100\%$ effektiv deyil, çünki qızdırıcıdan alınan enerjinin yalnız bir hissəsi faydalı işə sərf olunur; buna görə $\eta$ həmişə $100\%$ -dən kiçikdir.
7İdeal istilik mühərrikinin mümkün maksimum FİƏ-si $\eta_{\text{max}} = (T_1-T_2)/T_1 \cdot 100\%$ düsturu ilə, yalnız qızdırıcının $T_1$ və soyuducunun $T_2$ mütləq temperaturları ilə müəyyən olunur.

Məşq

8 asan · 8 orta · 8 çətin

Hər testdə təsadüfi 10-dək sual seçilir

Asan Orta Çətin Qarışıq