Máquina de vapor y la fórmula Carnot

Máquina de vapor y la fórmula Carnot

Antecedentes y interpretación actual
Según la interpretación actual , los motores Eso es dispositivos consumen combustible (carbón , gasolina, diesel, alcohol, etc . ) Y convierte el calor en trabajo mecánico .
La primera máquina de vapor fue inventada en la antigüedad por Herón de Alejandría. Mucho más tarde, hacia el final de la Edad Media, las máquinas de vapor rudimentarios fueron inventados por Denis Papin , Thomas Savery , Thomas Newcomen , etc . y Se utiliza principalmente para la eliminación de agua de las minas de carbón . Mejoras significativas en primitivas Estos modelos fueron hechos por James Watt y la máquina de vapor comenzó a ser utilizado en una amplia gama de aplicaciones a partir de hilados y tejidos textiles hasta ferrocarril o la navegación marítima . Desarrollo práctico de la máquina de vapor dio lugar a lo que la historia llama a la revolución industrial.
Para los primeros prototipos de máquinas de vapor , la presión del vapor se ejerce sobre un extremo del cilindro para mover el pistón . En la versión mejorada , los dos extremos del pistón se utiliza para producir trabajo mecánico , por lo que estos motores son también conocidos como de doble efecto.
Analizamos en detalle el principio de funcionamiento de una máquina de vapor de doble efecto. El vapor procedente de la caldera es guiado a través de una tubería a la entrada y entra en el cuerpo del motor C hacia el lado izquierdo del pistón móvil E. La ruta de acceso de vapor de agua se presenta con rojo y azul para refulation para la admisión .

Figura 1
La presión del vapor agotadoras ¿La fuerza sobre el pistón en movimiento y por lo tanto se moverá hacia la derecha (Fig. 2 ) .

la figura 2
Válvula D se mueve a la izquierda (Fig. 3 ) y los bloques de la entrada de vapor de agua a la parte izquierda y en el mismo tiempo abrir el camino del vapor en la cámara de la derecha del motor cuando el pistón ya se ha movido más a la derecha . Al mismo tiempo, la válvula D conectar la cámara izquierda del pistón a la atmósfera a través de años lumbrera de escape , lo que resulta en equilibrio de presiones el año , exceso de vapor de agua de esta manera se transfiere al aire Producir un silbato específica .

Figura 3
Con el movimiento de la válvula D , dejar libre de la presión de vapor de conseguir en el lado derecho del pistón, y este movimiento hará que el pistón para volver a la izquierda como en la figura . Abril.

Figura 4
La válvula D cambia de posición otra vez y, básicamente, la situación en la figura 5 es casi idéntica a la situación original . La diferencia es que nosotros tenemos el derecho de la cámara del pistón lleno de vapor y esto es ahora en contacto con la atmósfera. Como en el caso anterior , hay un equilibrio de presiones entre la cámara del pistón y la atmósfera , con la eliminación de la presión Tales desbordamientos .

la figura 5
De esta manera el vapor es admitido Alternativamente a cada extremo del pistón y el otro extremo se conecta automáticamente al canal de salida y esto venir - and-go de movimiento se puede convertir entonces en movimiento circular usando una varilla .
Después de un período de gloria por más de un siglo , los motores de vapor fueron generalmente abandonados en favor de los motores de combustión interna.

parte experimental

Creo que la máquina de vapor (una rcovered del juguete puede ser utilizado también Pero la presión del gas se debe cambiar ) pero en vez de vapor producido por la caldera , el cilindro de gas a presión está conectada a la entrada ( fig. 12 ) . Tanque de gas rodeado está en equilibrio con el medio ambiente . Es completamente irrelevante si el experimento se realiza en el Círculo Ártico, donde tenemos la temperatura ambiente año de -30 ° C , o en el ecuador , donde la temperatura ambiente es de 30 ° C. Por razones económicas se utiliza un tanque de nitrógeno que está provisto de una presión de al menos 15 a 20 atm , sino que daré cualquier otro gas utilizado los resultados .
Nitrógeno a presión procedente del depósito Entra en el recorrido de admisión que queda libre en la cavidad izquierda del pistón (Fig. 12 ) y en la medida que el pistón tiene la posibilidad Tomov , los Gass presión forzará el pistón para ir a la derecha en la figura . 13 .

Figura 12

Figura 13

A medida que el pistón se extiende hacia la derecha camino máximo , la válvula D se mueve a la izquierda y bloqueado la entrada a la izquierda de la sala de vapor del pistón y la presión de gas en la cámara de liberación de la derecha del pistón como se muestra en la figura . 14 .

Figura 14
Al mismo tiempo la izquierda de la cámara de pistón puede comunicada con la atmósfera a través del tubo de escape . De esta manera hay un equilibrio de presión con la eliminación del exceso de presión de gas en la cámara izquierda del pistón .
El gas a presión entra en la cámara derecha del motor y de las fuerzas que el pistón se mueva hacia la izquierda como se muestra en la figura . 15 .

Figura 15
La válvula D se mueve a la derecha y comenzar el ciclo de nuevo CAN ( Figura 16 ) .

Figura 16
Como puede verse , no hay diferencia en el funcionamiento de un motor de vapor Cuando esto se suministra con un gas bajo presión a temperaturas normales o con un vapor a alta temperatura . Si se realizan algunos ajustes estructurales , puede ser un mayor rendimiento obtenido en el caso del gas a presión a temperatura normal de vapor a presión ENTONCES. Aunque el experimento es rudimentario y las ITS más comunes sobre las consecuencias actuales conceptos termodinámicos son dramáticas . Hasta la fecha los principios termodinámicos ha descartado por este sencillo experimento.
Como se puede observar de trabajo de los motores se basan en gradiente de presión y no en gradiente de temperatura .
La formulación dada por Planck para el segundo principio II : es imposible obtener monothermal trabajo mecánico cíclico a través del proceso es un sin sentido . Sin la necesidad de dos fuentes termales PUEDE motor funcionará años por tiempo indefinido año y ofrecer un trabajo bastante mecánico. Esto no significa que la compresion y la expansión de los gases en el motor es como tomar Incluso sin la calefacción o la refrigeración en caso de gas a presión de alimentación del motor.
 En la teoría propuesta , el presente , el motor de combustión " está trabajando, a partir de gradiente de presión generada en el motor . El gradiente de temperatura secundario en la forma indirecta puede aumentar la gradiente de presion en el motor.