آلة كظومة
يفتقر محتوى هذه المقالة إلى الاستشهاد بمصادر. (يناير 2016) |
آلة كظومة في الهندسة الميكانيكية والكيمياء (بالإنجليزية: Adiabatic Machine)
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fc/Adiabate_Maschinen.jpg/550px-Adiabate_Maschinen.jpg)
هي آلة لا تسخن ولا تبرد ، أي لا يحدث فيها تبادل حراري ولذلك يوصف مبدأ عملها ب عملية كظومة . ولكنها ليست عملية متساوية الاعتلاج وإنما تستغل تغير الإنتروبي للتحريك . مثل تلك الآلة التوربين الذي يدور بالبخار ويؤدي شغلا ميكانيكيا. يدخله بخار مضغوط ويحتك بريش التوربين ويخرج البخار من المخرج متمددا مما يزيد إنتروبيا الغاز ، ويحدث ذلك بدون تبادل حراري بين النظام والوسط المحيط ، أي أن Q = 0 ولذلك تسمى الآلة «ألة كظومة» . ويوضح الرسم البياني تغير الحالة للآلة عن طريق مخطط درجة الحرارة والإنتروبي ، حيث تعطي المنحنيات تغير الإنتروبي S كدالة لدرجة الحرارة T. وهي كما نرى لا تختلف عن مخطط الإنثابي H والإنتروبي S .
كفاءة الآلة
نقوم بتطبيق القانون الأول للديناميكا الحرارية على النظام المفتوح:
وبقسمة المعادلة على كتلة الغاز الداخل مع اهمال الطاقة الخارجية واعتبار التغير في كمية الحرارة نحصل على معادلة الشغل :
وكما نرى نجد أن الشغل الميكانيكي يساوي فرق الإنثالبي ( وهو طبقا للتعريف الترموديناميكي يكون سالبا الإشارة ، حيث أنه الشغل الذي تؤديه الآلة) . وبذلك نحسب كفاءة التوربين:
وكفاءة الضاغط:
الشغل الناتج والطاقة المفقودة
طبقا ل القانون الثاني للديناميكا الحرارية تنطبق المعادلة :
وحيث أنه لا يوجد تبادل حراري فتكون (),
ونستنتج من تلك المعادلة أن المساحة المحصورة في مخطط درجة الحرارة والإنتروبي (أحمر) تمثل الشغل الناتنج .
والطاقة المفقودة ولم تتحول إلى شغل ميكانيكي ، تبلغ:
وهي ممثلة في المخطط بالمساحة المحصورة أسفل درجة حرارة الغرفة Tu .