Πώς οι μηχανές θερμότητας αλλάζουν τη χημική ενέργεια σε κινητική ενέργεια;
1. Η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια: Αυτό γίνεται συνήθως με καύση καυσίμου (όπως βενζίνη, άνθρακας ή φυσικό αέριο), το οποίο απελευθερώνει τη θερμότητα ως χημικούς δεσμούς εντός των μόρια καυσίμου.
2. Η θερμική ενέργεια στη συνέχεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια: Αυτό συμβαίνει καθώς η θερμότητα που παράγεται από το καύσιμο καυστήρα προκαλεί ένα υγρό εργασίας (όπως ο ατμός ή ο αέρας) να επεκταθεί και να λειτουργήσει. Αυτή η εργασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την περιστροφή ενός άξονα, ο οποίος στη συνέχεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ενός οχήματος, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή την εκτέλεση άλλων εργασιών.
Ακολουθεί μια ανάλυση της διαδικασίας:
* Καύση καυσίμου: Η διαδικασία καύσης είναι το πρώτο βήμα. Η χημική ενέργεια που αποθηκεύεται στο καύσιμο απελευθερώνεται ως θερμότητα όταν το καύσιμο αντιδρά με οξυγόνο. Αυτή η διαδικασία αυξάνει τη θερμοκρασία του υγρού εργασίας.
* επέκταση και εργασία: Το θερμαινόμενο υγρό εργασίας επεκτείνεται, σπρώχνοντας ένα έμβολο ή στρόβιλο. Αυτή η επέκταση λειτουργεί, μεταφέροντας τη θερμική ενέργεια σε κινητική ενέργεια.
* εξάτμιση: Το υγρό εργασίας, τώρα πιο δροσερό και λιγότερο ενεργητικό, εξαντλείται από τον κινητήρα.
Παράδειγμα:
Φανταστείτε έναν κινητήρα αυτοκινήτου:
1. Η βενζίνη εγχέεται στο θάλαμο καύσης και αναφλέγεται.
2. Η βενζίνη καύσης απελευθερώνει θερμότητα, η οποία αυξάνει τη θερμοκρασία του αέρα μέσα στον κύλινδρο.
3. Ο ζεστός αέρας επεκτείνεται γρήγορα, σπρώχνοντας το έμβολο.
4. Η κίνηση του εμβόλου συνδέεται με στροφαλοφόρο άξονα, μετατρέποντας τη γραμμική κίνηση σε περιστροφική κίνηση.
5. Ο στροφαλοφόρος άξονας περιστρέφει τους τροχούς, προκαλώντας το αυτοκίνητο να προχωρήσει.
Key Takeaway: Οι κινητήρες θερμότητας δεν μετατρέπουν άμεσα τη χημική ενέργεια σε κινητική ενέργεια. Χρησιμοποιούν μια διαδικασία δύο σταδίων όπου η χημική ενέργεια μετατρέπεται αρχικά σε θερμική ενέργεια, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια.
