العودة   منتديات همس المصريين > همــــس التعليمى والتربوى > همس العلوم المختلفة > علم الكيمياء والفيزياء Chemistry and Physics

علم الكيمياء والفيزياء Chemistry and Physics كل ما يخص علم الكيمياء والفيزياء

إضافة رد
 
LinkBack أدوات الموضوع انواع عرض الموضوع
قديم 09-28-2012, 10:39 PM   #1
|| المدير الأول لهمس ||
 
الصورة الرمزية محمدعبد العال
 
تاريخ التسجيل: Thu Dec 2011
المشاركات: 43,746
معدل تقييم المستوى: 62
محمدعبد العال has a reputation beyond reputeمحمدعبد العال has a reputation beyond reputeمحمدعبد العال has a reputation beyond reputeمحمدعبد العال has a reputation beyond reputeمحمدعبد العال has a reputation beyond reputeمحمدعبد العال has a reputation beyond reputeمحمدعبد العال has a reputation beyond reputeمحمدعبد العال has a reputation beyond reputeمحمدعبد العال has a reputation beyond reputeمحمدعبد العال has a reputation beyond reputeمحمدعبد العال has a reputation beyond repute

اوسمتي

افتراضي علم الفيزياء : دورة كارنو

علم الفيزياء :
دورة كارنو
،،،،،،،،،،،،،،،،
دورة كارنو في الفيزياء وفي ديناميكا حرارية (بالإنجليزية: Carnot cycle) هي أحد الدورات الديناميكية الانعكاسية المشهورة والتي سميت باسم المهندس الفرنسي سادي كارنو (1796 - 1832)م
وتمثل دورة كارنو دورة حرارية نظرية لها انعكاس كبير في الديناميكا الحرارية حيث أنها تعطي الحد الأقصى للحصول على الشغل من خلال دورة حرارية تعمل بين درجتين مختلفتين للحرارة. وبواسطة دورة كارنو يمكن حساب الكفاءة الحرارية لآلة معينة. أي أنها تعطينا الجزء من الحرارية الكلية التي نضخها في الآلة لنحصل منها على شغل أو عمل.
ومثال على ذلك آلة الاحتراق الداخلي حيث يدخل مخلوط الوقود والهواء المكبس، ثم يحترق المخلوط بفعل الشرارة الكهربائية الصادرة من شمعة الاحتراق. فيندفع المكبس لتشغيل الآلة. وبتناوب عمل المكابس سواء كانوا أربعة مكابس أو أكثر تشتغل الآلة وتُنتج شغلا وهو حركة السيارة.
وتقاس كفاءة أي آلة مثل آلة الاحتراق الداخلي أو الآلة البخارية بمقارنتها بدورة كارنو.
وكان كارنو مهندسا في الجيش الفرنسي وكرس جهده في البحث العلمي وخاصة الظاهرة الحرارية ويعتبر مؤسس لعلم الديناميكا الحرارية.
وصف دورة كارنو

الفيزياء دورة كارنو دورة كارنو لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة حركة: المحور السيني يبين تغير الإنتروبية حيث S1 أكبر من S2 ويمثل المحور الصادي درجة الحرارة حيث T1 أكبر (احتراق داخلي) من T2 (العادم).

في هذا الشكل يعني اللون الأحمر الوسط الساخن (الاحتراق)، واللون الأزرق الوسط البارد(العادم). وتتكون دورة كارنو من عمليتين تكون فيهما درجة الحرارة ثابتة. وهاتان العمليتان ممثلتان بخطين أفقيين في الرسم، في أحدهما تسري العملية عند درجة حرارة عالية T1 وثابتة، والأخرى عند درجة حرارة منخفضة T2 وثابتة أيضا. بالإضافة إلى العمليتين السابقتين تتكون الدورة من عمليتان تتصفان بالعملية الكظومة يكون الغاز فيها معزولا حراريا. وهاتان عمليتان تتغير فيهما الحرارة إما صعودا من نقطة 2 إلى 3 في الدورة، أو هبوطا من 4 إلى 1. (تتصف العملية الكظومة بأنها حالة يكون النظام فيها معزولا حراريا عن الخارج ويمكن أن نصل لذلك إذا تمت المرحلة الكظومة بسرعة فيقل بذلك التبادل الحراري مع المحيط. بتعبير آخر يتسم التغير الكظومي بثبات الإنتروبية S) : وكما في الشكل تتكون دورة كارنو من أربعة مراحل، تعود فيها الدورة بعد اكتمالها إلى نقطة الابتداء.
إذا رمزنا هنا الإننتروبية بالحرف S واعتبرنا أن الدورة انعكاسية نحصل على العلاقة التالية لزيادة الإنتروبية حيث تعتمد على كمية الحرارة Q ودرجة الحرارة T:
الفيزياء دورة كارنو
ويمكننا كتابة المعادلة في الصورة التالية :
الفيزياء دورة كارنو
وتتكون دورة كارنو من الأربعة مراحل التالية:
1. تغير في الحالة من 1 إلى النقطة 2 : عملية ضغط الغاز مع ثبات الحرارة.
حيث تُفقد من الغاز كمية من الحرارة الفيزياء دورة كارنو عند درجة حرارة ثابتة، مما يتسبب في تخفيض حجم الغاز من V1 إلى V2 .
وتُعطى كمية الحرارة المفقودة (العادم) من النظام بالعلاقة :
الفيزياء دورة كارنوالفيزياء دورة كارنو
وطبقا لتلك المعادلة تكون كمية الحرارة المفقودة سالبة (مثال خروج العادم في درجة حرارة المحيط):
2. تغير في الحالة من 2 إلى النقطة 3 : عملية ضغط كظومية ( في انعزال حراري وبدون احتكاك).
خلال تلك المرحلة يُعزل الغاز [كظوميا adiabatic) ويضغط بوساطة مكبس، فترتفع درجة حرارة الغاز إلى TI :
الفيزياء دورة كارنو
أي لا يحدث تغير في كمية حرارة الغاز خلال الحالة من 2 إلى 3.
3. تغير في الحالة من 3 إلى النقطة 4 : تمدد الغاز مع ثبات درجة الحرارة TI.
عند درجة الحرارة العالية يكتسب الغاز كمية حرارة كبيرة من المصدر ويتمدد عند درجة حرارة ثابتة TI.
وتبلغ كمية الحرارة المكتسبة من المصدر الحراري :
الفيزياء دورة كارنو
4. تغير في الحالة من النقطة 4 إلى النقطة 1 : تمدد كظومي adiabatic بمعزل حراري وبدون احتكاك.
خلال تلك المرحلة يتمدد الغاز محركا لذراع ويؤدي شغل، ويعود إلى نقطة البداية ثانيا ً. أي يعود للحجم والضغط ودرجة الحرارة الابتدائية.
الفيزياء دورة كارنو
ويمكن تمثيل الدورة بآلة الاحتراق الداخلي حيث يسحب المكبس الوقود الغازي مختلطا بالهواء عند درجة حرارة الغرفة ثم يكبسه ويصغر حجم الغاز، ثم ينفجر الغاز بفعل شمعة الاحتراق، فيتمدد الغاز فوريا ويدفع ذراع تحريك الموتور، ويخرج العادم عند درجة الحرارة المنخفضة. وتبدأ الدورة من جديد.
كفاءة آلة كارنو

الفيزياء دورة كارنو كيفية عمل محرك احتراق داخلي
1.سحب رذاذ الجازولين
2. ضغط رذاذ الجازولين
3. الإشعال
4. خروج العادم

ينص القانون الأول للحرارة على :
الفيزياء دورة كارنو
حيث: U الحرارة الداخلية للغاز
W الشغل الناتج عن الآلة
Q كمية الحرارة.
بعد مرور دورة كارنو خلال الأربعة مراحل الموصوفة أعلاه تعود جميع متغيرات الدورة إلى نقطة البداية. أي أن الطاقة الداخلية للغاز تعود إلى أصلها ويصبح التغير فيها (الفيزياء دورة كارنو) يساوي صفرا.
أي أن الشغل المكتسب من الآلة :
الفيزياء دورة كارنو
وبذلك نحصل على :
الفيزياء دورة كارنو
وتقدر كفاءة الآلة طبقا لكارنو بالنسبة بين الشغل المكتسب من الآلة إلى كمية الحرارة المستهلكة، أي :
الفيزياء دورة كارنو
نلاحظ الآتي:
  • أن كفاءة الآلة تتناسب تناسبا طرديا مع الفرق بين درجتي حرارة التشغيل (T1 - T2).
  • أن أعلى كفاءة للآلة لا يمكن الحصول عليها إلا بأن تكون درجة حرارة العادم تساوي الصفر المطلق. ومن الواضح أن هذا لا يمكن الوصول إليه، فالعادم في حياتنا العملية تصل درجة حرارته إلى درجة الحرارة المحيطة(T2) وهي على احسن الفروض نحو 300 كلفن.
  • أن الكفاءة تزيد بارتفاع درجة حرارة التشغيل (T1).
  • يبدو مما سبق أن دورة كارنو هي دورة مثالية يتحقق فيها عزل النظام التام عن المحيط، بحيث لا يحدث فيها أي فقد للحرارة ولا فاقد بطريق الاحتكاك. وهذا لا يمكن تحقيقه عمليا. لذلك تمثل دورة كارنو الحد المثالي للكفاءة.
  • تتفق تلك النتيجة مع القانون الثاني للحرارة الذي ينص على أنه ليس من الممكن تحويل الطاقة الحرارية كليا إلى طاقة حركة، وهذا قانون هام من قوانين الطبيعة.
تطبيق عملى

يضع القانون الثاني للحرارة حدا جذريا لكفاءة الآلة الحرارية. وحتي لو فرض أن الآله مثالية ولا تفقد حرارة بالاحتكاك فهي لا تستطيع تحويل كمية الحرارة المعطاة لها إلى شغل. والحدود المتحكمة في ذلك هي درجة الحرارة الداخلة في الآلة (أو المتولدة فيها) T1، ودرجة حرارة الوسط المحيط لها والذي تخرج فيه الغاز العادم T2، ونعني هنا درجات الحرارة المطلقة أي المقاسة بالكلفن. وتعطينا معادلة كارنو العلاقة لآلة تعمل بين تلك الدرجتين كالآتي :
الفيزياء دورة كارنو
وهذا الحد يسمى كفاءة دورة كارنو وهي تعطي كفاءة آلة مثالية لا يحدث فيها أي فقد للحرارة أو احتكاك. ولا يمكن لأي آلة عملية تعدي ذلك الحد مهما كانت تركيبته.
ومثال على ذلك مثال بخار ساخن درجة حرارته T1، يدخل توربينا لتوليد الطاقة الكهربائية. أو الوقود الذي يحترق داخل محرك الاحتراق الداخلى. وتعني T2 درجة الحرارة المنخفضة وتكون عادة حرارة الطقس المعتادة أو درجة حرارة ماء النهر الذي يتلقى العادم من الآلة.
فمحرك السيارة يحرق البنزين عند درجة حرارة T1=1089 كلفن ودرجة حرارة الجو نحو T2=294 كلفن، وعلى ذلك يمكننا حساب الحد الأقصى لكفاءة المحرك، وهو يعطى بالعلاقة الآتية :
الفيزياء دورة كارنو
ونظرا لظروف تشغيل آلة حقيقية يحدث فيها احتكاك وفقد لا خلاص منه للحرارة تكون كفاءة الآلة بعيدة عن كفاءة دورة كارنو. وتصل كفاءة محرك الاحتراق الداخلى 25 % فقط. وتبلغ كفاءة محطات القوى التي تجمع بين إنتاج الطاقة الكهربائية والاستفادة من الماء الساخن الناتج في تدفئة البيوت وتشغيل بعض عمليات المصانع الكيماوية، تقترب كفاءتها من 46 %، وهي لا تزال تقل عن كفاءة دورة كارنو بمقدار 15 نقطة. وبينما تُطبق دورة كارنو على الآلات التي تعمل بالحرارة توجد أنواع من الأجهزة التي تحول طاقة الوقود مباشرة إلى شغل من دون اللجوء إلى احراقه، ومثال لذلك نجده في خلايا الوقود والتي قد تتعدي كفاءتها كفاءة كارنو.
وكما يتضح لنا أنه طالما كانت درجة الحرارة الباردة T1 محدودة بدرجة حرارة الجو، يلجأ مصممو الآلات إلى رفع درجة حرارة تشغيل الآلة من أجل رفع الكفاءة. ولذلك نجد أن درجة حرارة تشغيل الآلات يرتفع في التطبيقات الجديدة، كما تُكرس مجهودات كبيرة لابتكار أنواعا من المواد مثل السيراميك تتحمل درجات حرارة أعلى. وتـُجرى هذه الأبحاث على مستوى واسع رفيع.


المواضيع المتشابهه:


ugl hgtd.dhx : ],vm ;hvk, ],vm

محمدعبد العال غير متواجد حالياً   رد مع اقتباس
قديم 01-18-2013, 01:49 PM   #2
 
الصورة الرمزية لؤلؤة
 
تاريخ التسجيل: Tue Jan 2013
المشاركات: 396
معدل تقييم المستوى: 13
لؤلؤة is on a distinguished road
افتراضي رد: علم الفيزياء : دورة كارنو

يعطيك العافية

دام تميزك وابداعك الراقي

بنتظار جديدك المتميز

تحياتي لك ،،،،،


__________________
لؤلؤة غير متواجد حالياً   رد مع اقتباس
إضافة رد

مواقع النشر (المفضلة)

الكلمات الدلالية (Tags)
الفيزياء, دورة, كارنو


الذين يشاهدون محتوى الموضوع الآن : 1 ( الأعضاء 0 والزوار 1)
 
أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

تعليمات المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

BB code is متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة
Trackbacks are معطلة
Pingbacks are معطلة
Refbacks are معطلة


Powered by vBulletin® Copyright ©2000 - 2019, Jelsoft Enterprises Ltd.
SEO by vBSEO ©2011, Crawlability, Inc. TranZ By Almuhajir
adv helm by : llssll
الساعة الآن 01:28 PM


اخر المواضيع

عبايات تخرج-ملابس التخرج (01200561116) @ اماكن بيع الزى المدرسى بالقاهرة- زي المدرسه(01003358542) @ طقم مقدم الطعام-شركة 3a لليونيفورم ( 01003358542 ) @ اماكن تصنيع يونيفورم امن-شركة 3a لليونيفورم (01200561116) @ اماكن تصنيع يونيفورم فنادق-شركة 3a لليونيفورم (01200561116 ) @ مصنع زى موحد- شركة السلام لليونيفورم (01118689995 ) @ محل بيع يونيفورم حضانه - زي حضانه( 01003358542 ) @ موديلات ارواب تخرج- روب تخرج(01118689995) @ دورة ,تقليص,الاعمال, الورقية, المكاتب, @ دورة تقليص الاعمال الورقية في المكاتب @ مصنع ملابس عمال- شركة 3a لليونيفورم(01003358542) @ شركات اليونيفورم-شركة 3a لليونيفورم ( 01003358542 ) @ افضل شركة ديكور شقق- تصميم ديكور ثري دي (01119959188) @ لازالة الشعر الزائد عن الجسم بصورة نهائيه للنساء فقط @ افضل مشروب على الاطلاق 2016, مزيل للكرش وحامي للقلب ومعدل للمزاج @ الحجامة ونقاط الطاقة الرئيسية @ كيف تستعمل زيت الزيتون لشفاء السكري2 @ طرق تنظيف الجسم المراره من الحصوات والقولون من السموم والفضلات المتراكمه @ وصفات عشبيه منزلية لمعالجة ارتفاع الكوليسترول والدهون الثلاثيه في الدم @ دورة تنمية مهارات التميز الشخصي والابداع @ دورة ,تنمية ,مهارات ,التميز ,الوظيفي, @ افضل شركة يونيفورم-شركة 3a لليونيفورم ( 01003358542 ) @ أكذوبة صداقة الدراجات الكهربائية للبيئة @ اكبر شركة يونيفورم مصانع فى مصر- شركة 3a لليونيفورم(01003358542) @ ارواب تخرج جاهزة وتفصيل- عبايات تخرج(01118689995) @ ملابس روضه مميزه- اماكن تصنيع يونيفورم حضانات( 01003358542 ) @ افضل شركة يونيفورم- شركة السلام لليونيفورم (01118689995 ) @ يونيفورم شركات سياحة-شركة 3a لليونيفورم (01200561116 ) @ الزى الموحد للامن-شركة 3a لليونيفورم (01200561116) @ يونيفورم مطعم-شركة 3a لليونيفورم ( 01003358542 ) @