اٹو چکر: پٹرول انجن کا مثالی ماڈل
1 · پیش گوئی
اٹو چکر (آڈایبیٹک بھینچائو، ہم حجم حرارت، آڈایبیٹک پھیلاؤ، ہم حجم ٹھنڈک) پٹرول انجن کا ماڈل۔ کارنو کے برعکس اس کے دو مرحلے مستقل حجم پر، درجۂ حرارت پر نہیں۔ ان مستقل حجم مراحل میں کیا گیس کام کرتی ہے؟
- پھر بھی کام ہوتا کیونکہ ان مراحل میں دباؤ بدلتا۔
- مستقل حجم مراحل منفی کام کرتے ہیں۔
- مستقل حجم مرحلوں میں کوئی کام نہیں ہوتا، کیونکہ W = PΔV اور ΔV = 0۔
2 · تیاری
- …1 mol نائٹروجن (f = 5) 40 L سے 10 L تک بھینچی جاتی ہے…
- فی مرحلہ کام اور حرارت پڑائتیں فعال کریں۔
- چکر کے ہر مرحلے (1 تا 4) کے لیے مرحلے کا ہدف حجم اور گیس کا کام اس مرحلے میں پڑھیں۔
3 · ڈیٹا جمع کریں
| مرحلہ عدد | مرحلے کا ہدف حجم V (L) | اس مرحلے میں گیس کا کام (J) |
|---|---|---|
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 |
تمام 4 مراحل کا P-V خاکہ بنائیں۔ مستقل حجم (عمودی) حصے نشان زد کریں اور تصدیق کریں وہاں کام پڑائت 0 ہے۔
4 · تجزیہ
- …بھینچاؤ تناسب r = V₁/V₂ = 4 اور سائیکل کارکردگی η = 1 − 1/r^(γ−1) کو γ = 1.4 لے کر حساب کریں۔
- اس چکر کا صاف کام مثبت ہے حالانکہ آدھے مراحل کام صفر۔ سمجھائیں کیسے صرف دو آڈایبیٹک مراحل صاف مثبت کام دے سکتے ہیں۔
5 · توسیع
- حقیقی پٹرول انجن بھینچاؤ تناسب تقریباً 10-12 تک محدود ہوتے ہیں (زیادہ تناسب وقت سے پہلے اشتعال/ناکنگ کا سبب بنتا ہے)۔ η = 1 − 1/r^(γ−1) استعمال کرتے ہوئے وضاحت کریں کہ انجن ڈیزائنر زیادہ بھینچاؤ تناسب کیوں چاہتے ہیں جب ممکن ہو۔
- ڈیزل انجن الگ چکر (ہم حجم کے بجائے ہم دباؤ حرارت) مگر ملتی جلتی آڈایبیٹک بھینچائو سوچ۔ دونوں آڈایبیٹک مراحل سے بھینچائو کام کو زیادہ درجۂ حرارت میں بدلتے۔ بھینچائو میں حرارت نقصان کم رکھنا دونوں ڈیزائنوں کے لیے کیوں اہم؟
اس تجربے کے پیچھے کی طبیعیات
اوٹو سائیکل کارکردگی
انجن کی ناپی گئی کارکردگی η = W/Q_in ہے — فی جذب شدہ حرارت خالص کام؛ حوالہ شدہ فارمولا یہی دکھاتی ہے اور آپ کا ڈیٹا ٹیبل یہی حساب لگاتا ہے۔ مثالی بنائے گئے آٹو سائیکل کے لیے کارکردگی صرف کمپریشن تناسب r = V₁/V₂ اور حرارتی صلاحیت کے تناسب γ پر منحصر ہے: η = 1 − 1/r^(γ−1) — زیادہ کمپریشن، زیادہ کارکردگی۔
حرحرکیات
- مثالی گیس قانون: دباؤ، حجم اور درجۂ حرارت
- حرکی نظریہ: درجۂ حرارت اور سالماتی رفتار
- ہم درجۂ حرارت بھینچاؤ: مستقل درجۂ حرارت پر کام
- ہم دباؤ حرارت: مستقل دباؤ پر پھیلاؤ
- ہم حجم حرارت: مستقل حجم پر دباؤ اضافہ
- آڈایبیٹک پھیلاؤ: حرارت کھوئے بغیر ٹھنڈک
- کیلوری میٹری: گرم اور سرد کا ملاپ
- حرارتی رسائش: سلاخ میں سے حرارت بہاؤ
- کارنو چکر: زیادہ سے زیادہ ممکن انجن کارکردگی
- الٹا کارنو چکر: ایک ریفرنجریٹر
- اسٹرلنگ چکر: بحالی کے ساتھ ہم درجۂ حرارت مرحلے
- قابلِ واپسی ہم درجۂ حرارت پھیلاؤ میں انٹروپی تبدیلی