آشنایی با ترمودینامیک | هوافضای جوان

ترمودینامیک

آشنایی بافضای کلی درس:

ترمودینامیک یکی از درس های پایه است که بچه های هوافضایی می خونند و مقدمه ای برای درس های اصول جلوبرنده ها و توربو ماشین. لفظ خود درس(Thermodynamics) یک کلمه یونانی است که از دو کلمه ی ترمو به معنی گرما و دینامیک به معنی حرکت تشکیل شده. ترمودینامیکی که در دانشگاه تدریس میشه پیشرفته ی همون ترمودینامیکی است که بچه های ریاضی و تجربی در فیزیک سال سوم دبیرستان می خونند.

thermo2

به طور کلی هرجایی که با کار و حرارت و تبدیل اون ها به هم سروکار داره یا خواصی از مواد که روی کار و حرارت تاثیر می گذاره به ترمودینامک ربط پیدا می کنه. اساس این درس از ۴ قانون کلی تشکیل میشه که تمامی تحلیل ها و محاسبات با در نظر گرفتن یک یا چند تا از این قانون هاست. در ادامه به صورت مختصر این قوانین رو با هم مرور می کنیم. دما، فشار و حجم ۳ پارامتری اصلی اند که تغییراتشون تو این درس مورد بررسی قرار می گیرد.

  • تاریخچه ترمودینامیک:

گفته میشه این علم با ساخت اولین پمپ خلا در سال۱۶۵۰ میلادی توسط «اتو» پایه گذاری شد. مدتی بعد رابرت بویل با تعریف کردن رابطه ای بین حجم و فشار به کمک رابرت هوک اولین پمپ هوا را ساختند. فرد موثر دیگری که در پیشرفت علم ترمودینامیک نقش مهمی داشت، جمیز وات بود. جمیز وات که یک ابزارساز ساده بود، به ضرورت وجود چگالنده بخار خارجی برای افزایش بازدهی موتور بخار پی برد.

سعدی کارنو رو به عنوان پدر علم ترمودینامیک میشناسند. سیکل پیشنهادی کارنو که شرایط رسیدن به حداکثر بازده ممکن برای موتور رو توضیح می داد، به سیکل کارنو معروف شد. به قدری این پیشنهاد مورد توجه قرار گرفت که اون رو سرآغازی برای علم ترمودینامیک نوین می دونند.

thermo3

  • قوانین ترمودینامیک:

برای ترمودینامیک ۳ قانون اصلی ذکر شده که در بعضی موارد قانونی رو به عنوان قانون صفرم به قانون های دیگه اضافه می کنند که در ادامه اون ها رو با هم بررسی می کنیم. نکته قابل توجه اینه که برای تمامی قانون ها تعابیر دیگه ای هم وجود داره و میشه به صورت های علمی تر اون ها رو مطرح کرد.

  • قانون صفرم: اگر سیستم الف با سیستم ب و سیستم ب با سیستم پ در حال تعادل گرمایی باشند، می توان گفت که سیستم الف با سیستم پ در حال تعدال گرمایی است.
  • قانون اول: انرژی از بین نمی ره و به وجود نمیاد بلکه از حالتی به حالت دیگه تبدیل میشه(به عبارت دیگه تغییر انرژی درونی یک سیستم برابر است با مجموع گرمای داده شده به سیستم و کار انجام شده توسط سیستم روی محیط).
  • قانون دوم: انرژی گرمایی همیشه از محیط گرم به محیط سرد حرکت می کنه.(به عبارت دیگه نمیشه بدون انجام کار گرما رو از محیط سرد به محیط گرم آورد.)
  • قانون سوم: هیچگاه نمیشه به دمایی پایین تر از دمای مطلق(-۲۷۳ کلوین) دست پیدا کرد.
  • ترمودینامیک و صنعت:

روز به روز با طراحی موتورهایی که انرژی حرارتی رو به انرژی مکانیکی تبدیل می کردند، نیاز صنعت به فهم بهتر ترمودینامیک بیشتر شد. بنابراین هر روزه نفوذ این علم به صنعت زیادتر شده است. مواردی که در زیر به اونها اشاره میشه، بخشی از صنایعی است که با ترمودینامیک سروکار دارند:

  • نیروگاهای فسیلی و هسته ای
  • در سیستم های انجماد کننده و سیستم های برودتی
  • در سیستم های پیشرانش
  • تهویه ی هوا
  • thrmo1

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا معادله امنیتی را وارد کنید. * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.