I = U / R
Intr-un conductor intensitatea curentului electric (I) este direct proportionala cu tensiunea aplicata (U) si invers proportionala cu rezistenta a conductorului (R). (Legea lui Ohm)
Principiul inertiei
Un corp isi pastreaza starea de miscare rectilinie uniforma sau de repaus atata timp cat asupra sa nu actioneaza nicio forta din exterior. (Principiile mecanicii)
Principiul fundamental al mecanicii
F = m * a
Vectorul acceleratie al unui corp este direct proportional cu vectorul forta aplicat corpului si invers proportional cu masa corpului. (Principiile mecanicii)
Principiul actiunilor si reactiunii
Daca un corp actioneaza asupra altui corp cu o forta (numita actiune), atunci cel de-al doilea corp reactioneaza asupra primului cu o forta egala si de sens contrar (numita reactiune). (Principiile mecanicii)
Principiul suprapunerii fortelor
Daca asupra unui corp actioneaza simultan mai multe forte fiecare forta imprima corpului propria sa acceleratie, independent de actiunea celorlalte, acceleratia rezultanta fiind suma vectoriala a acceleratiilor fiecareia dintre forte. (Principiile mecanicii)
Principiul 0 al termodinamicii
Daca doua sisteme termodinamice sunt in echilibru termic cu un al treilea, atunci sunt in echilibru termic si intre ele. (Principiile termodinamicii)
Principiul I al termodinamicii
Variatia energiei interne a unui sistem este suma algebrica a caldurii si lucrului mecanic transferate între sistem si mediul sau.
(Prima lege a termodinamicii arata ca energia poate fi transformata dintr-o forma în alta, dar niciodata creata sau distrusa. Astfel, când o schimbare de orice fel are loc într-un sistem închis, are loc o crestere sau o scadere a energiei interne, caldura este emisa sau absorbita si este efectuat un lucru mecanic.) (Principiile termodinamicii)
Principiul al II-lea al termodinamicii (formularea Clausius)
Este imposibil sa se transfere caldura de la un corp la unul mai cald, fara a utiliza lucru mecanic. (Principiile termodinamicii)
Principiul al II-lea al termodinamicii (formularea Plank)
Este imposibila obtinerea lucrului mecanic printr-un proces ciclic monoterm. (Principiile termodinamicii)
Primul principiu al calorimetriei
Daca mai multe corpuri cu temperaturi initiale diferite interactioneaza termic, dupa un timp suficient de lung, ajung toate la aceeasi temperatura. (Principiile calorimetriei)
Al doilea principiu al calorimetriei
Suma algebrica a cantitatilor de caldura tranferate între corpurile aflate în interactiune termica este nula. (Principiile calorimetriei)
Toate corpurile sunt alcatuite din particule minuscule numite molecule, care sunt in continua miscare dezordonata numiata agitatie termica.
luni, 10 ianuarie 2011
sâmbătă, 8 ianuarie 2011
Motorul Otto
În 1867, Germanul Nicolaus August Otto a realizat un motor termic eficient: motorul Otto. Variante modernizate ale acestui motor sunt utilizate şi astăzi pe scară largă.
Corpul motorul este alcătuit din unul sau mai mulţi cilindri cu piston.
În varianta funcţionând în patru timpi, succesiunea evenimentelor dintr−un ciclu este următoarea:
Timpul 1: Admisia. Pistonul delimitează iniţial în cilindru cel mai mic volum. Supapa de admisie este deschisă, iar cea de evacuare închisă. Pistonul este tras (prin rotirea axului motorului) şi în cilindru pătrunde un amestec de aer şi vapori combustibili (figura 1−2a).
Timpul 2: Compresia. La sfârşitul admisiei, pistonul delimitează în cilindru cel mai mare volum. Ambele supape sunt închise. Pistonul este împins (prin rotirea axului motorului) şi amestecul este comprimat (figura 1−2b).
Timpul 3: Arderea. La sfârşitul compresiei, pistonul delimitează în cilindru cel mai mic volum. Ambele supape sunt închise. Amestecul combustibil este aprins printr−o scânteie produsă de bujie şi arde foarte rapid. Motorul primeşte căldură de la arderea combustibilului. Presiunea şi temperatura cresc brusc. Pistonul este împins de gazul care se destinde − motorul efectuează lucru mecanic! (figura 1−2c).
Timpul 4: Evacuarea. La sfârşitul arderii, pistonul delimitează iniţial în cilindru cel mai mare volum. Supapa de evacuare se deschide şi gazul din cilindru îşi reduce brusc presiunea. Pistonul este împins şi gazul este evacuat din cilindru (figura 1−2d).
Această succesiune de evenimente se repetă de zeci de ori pe secundă, furnizând în timpii 3 suficientă energie sub formă de lucru mecanic pentru a menţine motorul în funcţiune, dar şi pentru a menţine în mişcare sistemul cuplat la motor.
Provocarea 1-1
Ce ar trebui făcut oare pentru ca randamentul unui motor Otto să fie cât mai mare, transformând astfel cât mai eficient căldura în lucru mecanic?
Dacă ai avea expresia randamentului, ai afla care sunt parametrii de care acesta depinde şi ai putea interveni asupra acestor parametrii pentru a îmbunătăţi eficienţa motorului.
Într−o primă aproximaţie, calculul randamentului poate fi făcut aproximând procesele din timul funcţionării motoruli cu transformări simple ale unui gaz ideal (figura 1−3).
În timpul 1, admisia, volumul gazului din cilindru creşte practic la presiune şi temperatură constantă. Reprezentarea 0→1 a fost făcută punctat, deoarece în tot timpul acestui proces, numărul de moli de gaz din cilindru este variabil − transformarea nu este nici izobară, nici izotermă!
Timpul 2, compresia, este suficient de rapidă, astfel că poate fi aproximată prin adiabata 1→2. În acest proces, amestecul combustibil nu schimbă căldură şi primeşte lucru mecanic. Aproximând amestecul un gaz ideal, lucrul mecanic primit este:
Temperatura amestecului creşte (T2>T1), ceea ce pune probleme de stabilitate a acestuia: amestecul nu trebuie să se autoaprindă înainte de finalizarea compresiei.
Timpul 3, arderea, corespunde succesiunii de transformări 2→3→4. În starea 2 este declanşată scânteia, amestecul se aprinde şi arde. Presiunea şi temperatura cresc atât de repede încât pistonul practic nu se deplasează − procesul 2→3 este aproape izocor. Gazul nu efectuează lucru mecanic şi primeşte cantitatea de căldură:
Imediat după aceasta, gazul se destinde suficient de rapid pentru a considera procesul ca fiind adiabatic. Gazul nu schimbă căldură şi efectuează lucrul mecanic:
La începutul timpului 4, evacuarea, deschiderea supapei de evacuare provoacă o scăderea bruscă a presiunii şi temperaturii gazului din cilindru, aproape fără modificarea volumului. Procesul poate fi aproximat prin izocora 4→1. Gazul nu efectuează lucru mecanic şi cedează cantitatea de căldură:
Evacuarea gazului din cilindru este reprezentată punctat, deoarece numărul de moli este variabil.
Poţi calcula acum randamentul ciclului Otto:
În această formă, randamentul depinde de cele patru temperaturi. Aceste temperaturi nu sunt independente.
Pentru transformarea adiabatică 1→2, poţi scrie:
De aici, obţii imediat:
Raportul volumelor extreme ale ciclului, , este numit raport de compresie, astfel că:
Asemănător, din ecuaţia adiabatei 3→4, obţii:
Cu acestea, randamentul ciclului Otto este:
Aşadar, randamentul ciclului Otto depinde doar de raportul de compresie ε! Deoarece exponentul adiabatic este supraunitar, cu cât este mai mare raportul de compresie, cu atât mai mare este randamentul!
În practică, raportul de compresie tipic al unui motor Otto este în gama 8...12, fiind limitat de calităţile combustibilului folosit.
Corpul motorul este alcătuit din unul sau mai mulţi cilindri cu piston.
În varianta funcţionând în patru timpi, succesiunea evenimentelor dintr−un ciclu este următoarea:
Timpul 1: Admisia. Pistonul delimitează iniţial în cilindru cel mai mic volum. Supapa de admisie este deschisă, iar cea de evacuare închisă. Pistonul este tras (prin rotirea axului motorului) şi în cilindru pătrunde un amestec de aer şi vapori combustibili (figura 1−2a).
Timpul 2: Compresia. La sfârşitul admisiei, pistonul delimitează în cilindru cel mai mare volum. Ambele supape sunt închise. Pistonul este împins (prin rotirea axului motorului) şi amestecul este comprimat (figura 1−2b).
Timpul 3: Arderea. La sfârşitul compresiei, pistonul delimitează în cilindru cel mai mic volum. Ambele supape sunt închise. Amestecul combustibil este aprins printr−o scânteie produsă de bujie şi arde foarte rapid. Motorul primeşte căldură de la arderea combustibilului. Presiunea şi temperatura cresc brusc. Pistonul este împins de gazul care se destinde − motorul efectuează lucru mecanic! (figura 1−2c).
Timpul 4: Evacuarea. La sfârşitul arderii, pistonul delimitează iniţial în cilindru cel mai mare volum. Supapa de evacuare se deschide şi gazul din cilindru îşi reduce brusc presiunea. Pistonul este împins şi gazul este evacuat din cilindru (figura 1−2d).
Această succesiune de evenimente se repetă de zeci de ori pe secundă, furnizând în timpii 3 suficientă energie sub formă de lucru mecanic pentru a menţine motorul în funcţiune, dar şi pentru a menţine în mişcare sistemul cuplat la motor.
Provocarea 1-1
Ce ar trebui făcut oare pentru ca randamentul unui motor Otto să fie cât mai mare, transformând astfel cât mai eficient căldura în lucru mecanic?
Dacă ai avea expresia randamentului, ai afla care sunt parametrii de care acesta depinde şi ai putea interveni asupra acestor parametrii pentru a îmbunătăţi eficienţa motorului.
Într−o primă aproximaţie, calculul randamentului poate fi făcut aproximând procesele din timul funcţionării motoruli cu transformări simple ale unui gaz ideal (figura 1−3).
În timpul 1, admisia, volumul gazului din cilindru creşte practic la presiune şi temperatură constantă. Reprezentarea 0→1 a fost făcută punctat, deoarece în tot timpul acestui proces, numărul de moli de gaz din cilindru este variabil − transformarea nu este nici izobară, nici izotermă!
Timpul 2, compresia, este suficient de rapidă, astfel că poate fi aproximată prin adiabata 1→2. În acest proces, amestecul combustibil nu schimbă căldură şi primeşte lucru mecanic. Aproximând amestecul un gaz ideal, lucrul mecanic primit este:
Temperatura amestecului creşte (T2>T1), ceea ce pune probleme de stabilitate a acestuia: amestecul nu trebuie să se autoaprindă înainte de finalizarea compresiei.
Timpul 3, arderea, corespunde succesiunii de transformări 2→3→4. În starea 2 este declanşată scânteia, amestecul se aprinde şi arde. Presiunea şi temperatura cresc atât de repede încât pistonul practic nu se deplasează − procesul 2→3 este aproape izocor. Gazul nu efectuează lucru mecanic şi primeşte cantitatea de căldură:
Imediat după aceasta, gazul se destinde suficient de rapid pentru a considera procesul ca fiind adiabatic. Gazul nu schimbă căldură şi efectuează lucrul mecanic:
La începutul timpului 4, evacuarea, deschiderea supapei de evacuare provoacă o scăderea bruscă a presiunii şi temperaturii gazului din cilindru, aproape fără modificarea volumului. Procesul poate fi aproximat prin izocora 4→1. Gazul nu efectuează lucru mecanic şi cedează cantitatea de căldură:
Evacuarea gazului din cilindru este reprezentată punctat, deoarece numărul de moli este variabil.
Poţi calcula acum randamentul ciclului Otto:
În această formă, randamentul depinde de cele patru temperaturi. Aceste temperaturi nu sunt independente.
Pentru transformarea adiabatică 1→2, poţi scrie:
De aici, obţii imediat:
Raportul volumelor extreme ale ciclului, , este numit raport de compresie, astfel că:
Asemănător, din ecuaţia adiabatei 3→4, obţii:
Cu acestea, randamentul ciclului Otto este:
Aşadar, randamentul ciclului Otto depinde doar de raportul de compresie ε! Deoarece exponentul adiabatic este supraunitar, cu cât este mai mare raportul de compresie, cu atât mai mare este randamentul!
În practică, raportul de compresie tipic al unui motor Otto este în gama 8...12, fiind limitat de calităţile combustibilului folosit.
Abonați-vă la:
Postări (Atom)