ترموډینامیکي دوران

یو ترموډینامیکي دوران  د ترموډینامیکي پروسو یوې تړلې سلسلې څخه جوړ دی چې دنده یې سیستم ته دننه او بهر د تودوخې لېږد او کار دی، په داسې حال کې چې په سیستم کې فشار، د حرارت درجه او د حالت نور متحولین بدلوي او په پای کې سیستم خپل لومړني حالت ته راګرځوي. له یوه دوران څخه د تېرېدو په بهیر کې، عامل سیال (سیستم) کېدای شي د تودې سرچینې څخه حرارت په ګټور کار بدل کړي او پاتې تودوخه یوه ساړه لګن ته واچوي، په دې توګه د حرارت ماشین په توګه عمل کوي. برعکس، دوران  کېدای شي معکوسه شي او  کار په کارولو سره د سړې سرچینې څخه حرارت یوه تاوده لګن ته ولېږدوي چې په دې توګه، د حرارتي پمپ په توګه عمل کوي. سیستم د دوران په هره نقطه کې په ترموډینامیکي تعادل کې دی، نو دوران  بېرته راګرځېدونکي دی (د انتروپي بدلون یې صفر دی، ځکه چې انتروپي د حالت یوه تابع ده).   [۱]

سیستم د تړلې دوران په جریان کې د حرارت درجې او فشار لومړني ترموډینامیکي حالت ته راګرځې. د پروسې کمیتونه (یا د لارې کمیتونه لکه: حرارت او کار په  بهیر پورې تړاو لري. ترموډینامیک لومړی قانون، د هغې دوران لپاره کارول کېږي چې له امله یې سیستم خپل لومړني حالت ته راګرځي:  

پورتنۍ اړیکه څرګندوي چې، د دوران په ترڅ کې د سیستم د داخلي انرژي () هېڅ بدلون نه کوي.  د دوران په جریان کې  ورکړل شوی مجموعي کار او حرارت  ښيي او  د دوران په جریان کې حاصل شوی مجموعي کار او حرارت دی. د پروسې د لارې تکرارېدونکی خصلت د دوامدارې عملیې امکان برابروي او دوران  د ترموډینامیک علم په یوه مهم مفهوم بدلوي. ترموډینامیکي دوران زیاتره په ریاضيکي ډول، د حقیقي آلې د کړنو په موډلینګ کې د کاسي ستاتیک بهیرونو په توګه ښودل کېږي. 

تودوخه او کار  سمول

د ترموډینامیکي دورانونو دوې لومړنۍ طبقې؛ برېښنايي دورانونه او د حرارتي پمپ دورانونه دي. برېښنايي دورانونه هغه دورانونه دي چې یو مقدار ورکړل شوی حرارت په میخانیکي کار بدلوي، په داسې حال کې چې د حرارتي پمپ دورانونه د ورکړل شوي میخانیکي کار په کارولو سره حرارت له ټیټې درجې څخه لوړې درجې ته لېږدوي. هغه دورانونه چې په بشپړه توګه د سټاټیک ډوله پروسو څخه جوړ شوي دي، کولای شي د پروسې د لوري په کنټرولولو سره د برېښنايي یا حرارتي پمپ دورانونو په توګه عمل وکړي. د فشار- حجم  په ډیاګرام یا د حرارت-انتروپي په ډیاګرام کې، د ساعت له عقربو سره سم او د ساعت د عقربو مخالف جهتونه په ترتیب سره د برېښنايي او د حرارتي پمپ دورانونه ښیي.   

له کار سره اړیکه  سمول

(1)                                      

له هغه ځایه چې د ترموډینامیکي دوران په اوږدو کې د حالت د خاصیتونو خالص بدلون صفر دی، نو د  په ډیاګرام کې تړلې حلقه(کړۍ) جوړوي. د  د ډیاګرام  محور فشار (P) او د X محور حجم (V)  ښیي. د حلقې په واسطه ایساره شوې ساحه، هغه کار () دی چې دا پروسه یې ترسره کوي:

 

(2)                                   

دا کار سیستم ته د لېږدول شوي حرارت د توازن (Q) سره برابر دی:

 

(۲) معادله دورانې پروسه د ایزوترمل پروسې سره مشابه کوي: که څه هم د دوران  یي پروسې په اوږدو کې داخلي انرژي بدلېږي، کله یې چې دوراني پروسه پای ته رسېږي، د سیستم انرژي د هغې انرژي سره یو شان ده چې د پروسې د پیلېدو پرمهال یې درلوده.  

که دوراني پروسه د ساعت د عقربو مطابق د حلقې په شاوخوا کې حرکت وکړي، نو W به مثبت وي او دا یو حرارتي ماشین ښيي. که د ساعت د عقربو مخالف حرکت وکړي، نو W به منفي وي او دا د تودوخې پمپ ښيي. 

د ترموډینامیکي پروسو لېست  سمول

لاندې پروسې اکثراً د ترموډینامیکي دوران د بېلابېلو پړاوونو د تشرېح لپاره کارول کېږي: 

  • ادیاباتیک یا د حرارت عایق: د دوران په دې برخه کې د حرارت (Q) په توګه د انرژي هېڅ لېږد به د  معادل نه شي. د انرژي لېږد هغه کار ګڼل کېږي چې یوازې د سیستم له خوا ترسره کېږي.  
  • ایزوترمل (مشابه حرارت): د دوران په دې برخه کې د پروسې د حرارت درجه ثابته وي (T=ثابت، ). د انرژي لېږد د سیستم څخه لرې شوی حرارت یا د سیستم له خوا ترسره شوی کار ګڼل کېږي. 
  • ایزوباريک: د دوران په دې برخه کې فشار ثابت پاتې کېږي (P=ثابت، ). د انرژي لېږد د سیستم څخه لرې شوی حرارت  یا د سیستم له خوا ترسره شوی کار ګڼل کېږي.   
  • ایزوکوریک: پروسه ثابت حجم دی (V=ثابت، ). د انرژي لېږد د سیستم څخه لرې شوی حرارت  یا د سیستم له خوا ترسره شوي کار ګڼل کېږي. 
  • ایزنتروپیک: په دې پروسه کې انتروپي ثابته ده (S=ثابت، ). د انرژي لېږد د سیستم څخه لرې شوی حرارت ګڼل کېږي او د سیستم له خوا هېڅ  فریکي کار نه ترسره کېږي. 
  • ایزنتالپیک: هغه پروسه ده چې په انتالپي یا ځانګړي انتالپي کې له بدلون راتلو پرته پرمخ ځي.  
  • پولي تروپيک: هغه پروسه ده چې د لاندې رابطې څخه پيروي کړي  
  • معکوس: هغه پروسه ده چې د انتروپي تولید په کې صفر دی.  

مثال: اوتو دورانسمول

اوتو دوران،  د معکوسې ترموډینامیکي دوران بېلګه ده.

  • ایزنتروپیک/ ادیاباتیک انبساط: ثابت انتروپي (S)، د فشار (P) کموالی، د حجم (V) زیاتوالی، د حرارت د درجې (T) کموالی
  • ایزوکوریک سړول: ثابت حجم (V)، د فشار (P) کموالی، د انتروپي (S) کموالی، د حرارت د درجې (T) کموالی
  • ایزوتروپيک/ د حرارت د عایق تراکم: ثابت انتروپي (S)، د فشار (P) زیاتوالی، د حجم (V) کموالی، د حرارت د درجې (T) زیاتوالی.
  • ایزوکوریک تودول: ثابت حجم (V)، فشار (P) زیاتوالی، د انتروپي (S) زیاتوالی، د حرارت د درجې (T) زیاتوالی.

برېښنايي دورانونه  سمول

ترموډینامیکي برېښنايي دورانونه، د حرارتي ماشینونو د کارکړنې بنسټ دي، چې د نړۍ زیاتره الکتریکي ځواک برابروي او د ماشیني وسایطو لویه کچه په کار اچوي. برېښنايي دورانونه په دوو کټګوریو ډلبندي کېږي: حقیقي دورانونه او آیدیال دورانونه. هغه دورانونه چې د حقیقي نړۍ په آلاتو (حقیقي دورو) کې تجربه کېږي، د پېچلو اغېزو (اصطکاک) د شتون او د تعادل د شرایطو د رامنځته کولو لپاره د کافي وخت د نشتوالي له امله یې تحلیل ستونزمن دی. آیدیال موډلونه (آیدیال دورانونه) د تحلیل او ډیزاین په موخه رامنځته کېږي؛ دا آیدیال موډلونه انجینرانو ته توانایي وربښي چې د هغو لویو پارامترنو اغېزې وڅېړي چې په دوران  باندې واکمن دي، پرته له دې چې د حقیقي دورانونو په موډل کې د شته پېچلو جزیاتو د پوهېدو لپاره د پام وړ وخت ولګوي.  

برېښنايي دورانونه د حرارتي ماشین د ډول پر بنسټ، چې غواړي موډل یې جوړ کړي، هم وېشل کېدای شي. ترټولو عام دورانونه چې د داخلي احتراق ماشینونو د موډل جوړلو لپاره کاول کېږي، د اوتو دوران  دی چې د پطرولي ماشینونو ماډل جوړوي او د ډیزل دوران دی چې د ډیزلي ماشینونو ماډل جوړوي. هغه دورانونه چې د بهرني احتراق ماشینو ماډل جوړوي، د برایتون دوران  دی چې د ګازي ماشینونو ماډل جوړوي، د رانکین دوران  چې د بخار توربینونو ماډل جوړوي، د سټرلېنګ دوران  چې د ګرمې هوا ماشینونو ماډل جوړوي او د ایرکسن دوران  چې دا هم د ګرمې هوا ماشینونو ماډل جوړوي.  

د نمونې په توګه: - د سټرلېنګ آیدیال دورانونه (خالص کار) څخه د فشار-حجم د میخانیکي کار حاصل، چې ۴ ترموډینامیکي پروسې لري، په لاندې ډول دی:

 
 
 
 
 

د سټرلېنګ د آیدیال دورانونو لپاره، په ۴-۱ او ۲-۳ پروسه کې په حجم کې هېڅ بدلون نه پېښېږي، نو (۳) لاندې معادلې ته ساده کېږي:  


                              

د حرارتي پمپ دورانونهسمول

د ترموډینامیکي حرارتي پمپ دورانونه د کورني حرارتي پمپونو او یخچالونو لپاره ماډلونه دي. د دواړو تر منځ هېڅ توپیر نشته، مګر دا چې د یخچال موخه دا ده چې ډېر کوچنی ځای سړوي، په داسې حال کې چې کورنی حرارتي پمپ د کور تودولو یا سړولو په موخه دی. د دواړو کار دا دی چې له ساړه ځای څخه تاوده ځای ته حرارت لېږدوي. د سړولو ترټولو عامه دوران  د بخار تراکم دوران  دی، چې مبردونه یا د سړولو عواملو په کارولو سره، چې پړاو بدلوي، سیستمونه ماډل کوي. د جذبي سړونې دوران  یو بل دوران  دی چې د سړولو عامل د مایع محلول د تبخیر پرځای په هغې کې جذبوي. د ګازي سړونې په دوران کې د برایتون دوران  او د همپسن-لینډ دوران  شامل دي. د تراکم او انبساط  ګڼ دورانونه، د ګازي سړونې سیستمونو ته امکان ورکوي چې ګازونه مایع کړي.   

سرچينېسمول

  1. Cengel, Yunus A.; Boles, Michael A. (2002). Thermodynamics: an engineering approach. Boston: McGraw-Hill. د کتاب پاڼي 14. د کتاب نړيواله کره شمېره 0-07-238332-1. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)