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氣體與功

日期：2010年09月29　來源：沈陽機(jī)床（集團(tuán)）　關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床
    汽油機(jī)通過燃燒汽油而產(chǎn)生動力的原西是汽油的燃燒氣體急劇膨脹推動活塞運(yùn)動而做功。數(shù)控機(jī)床各種氣體的膨脹都可以做琦并產(chǎn)生動力。
氣體的膨脹與功：
    燃燒氣體的膨脹可以產(chǎn)生如同爆炸一樣的壓力。如囝13.4(a)所示，在這種壓力的作用下，推動活塞運(yùn)4+，就可以啦很多的功。數(shù)控機(jī)床壓力與體積之間的關(guān)系如圖13. 4(b)所示。
循環(huán)與功：
    氣體由燃料的燃燒獲得熱量，從而變?yōu)楦邷豃高鹺狀態(tài)。當(dāng)氣體的體積膨脹時，就對外界物體做j.在氣體的體積膨脹之后，若將熱量傳遞到低溫物體使自己溫度降低，氣體就會恢復(fù)到原來狀態(tài)，重復(fù)這種過程，就可以連續(xù)做功。數(shù)控機(jī)床如圖13 5所示，這種狀態(tài)變化后再恢復(fù)原來狀態(tài)的反復(fù)過程稱為循環(huán)(cycle)。
    熱機(jī)中的熱量和功之間就存在這樣的關(guān)系。總結(jié)卜述規(guī)律可以得到這樣的結(jié)論，即“在熱功轉(zhuǎn)換過程中，除r高溫?zé)嵩催�必須有低溫?zé)嵩�。熱量不可能完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣Γ�必然有熱量的損失”。這就是熱力學(xué)第二定律（參見圖13 6）。
◆氣體的性質(zhì)
氣體的體積、壓力和絕對溫度之間存在一定的關(guān)系，即“一定質(zhì)量的氣體的  積y與Jf.)jP成反比，與絕對溫度丁成正比一。數(shù)控機(jī)床氣體的這種性質(zhì)稱為玻意耳查斯定律，可用如下方程來表示：PVT一C(常量)完牟滿足t述方程的氣體叫做理想氣體。
    在標(biāo)準(zhǔn)狀卷下(溫度為�！妫瑝毫�為1個大氣壓(1. 013×lO'N／m》，i(m。1)氣體的體積為22. 4×lO-ama (22.4 1)。對于im。I氣體，如果用R來表示七述方程中的常量，則R可計算如下：
    R—L0！3 X0 5×22 4×lO-a—8.31 J/(m.l
    ——23+0—一    ‘K)
  其中,K為絕對溫度單位（開），R稱為普適氣體常數(shù)。
    在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，”(mol)氣體體積為i(m。1)氣體體積的”倍，所以，
    PV一nRT
    這個式子稱為氣體的狀態(tài)方程，可用于研究氣體的狀態(tài)。
    ◆卡諾循環(huán)
    法國物理學(xué)家骨諾根據(jù)氣體的性質(zhì)，對等容變化、等壓變化和絕熱變化等進(jìn)行了研究t提出了理想狀態(tài)下熱效率最高的理論熱機(jī)（也稱為卡諾熱機(jī)）．理論熱機(jī)的熱循環(huán)稱為卡諾循環(huán)，如圖13. 7FJf示。
    卡諾循環(huán)由等溫變化過程和絕熱變化過程組成，其中的等強(qiáng)變化是指所有的熱量都轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牡葴厥軣崤蛎浐偷葴厣�熱壓縮等，而絕熱變化是指絕熱膨脹和絕熱壓縮等。數(shù)控機(jī)床熱機(jī)通過水?dāng)嗟毓ぷ餮�環(huán)對外輸出有效功．用壓力(P)和容積cv) ae表示所做功的圖形稱為PV線圈。
    熱機(jī)的熱效率‘．’是指由高溫?zé)嵩聪驘釞C(jī)供給的熱量Q轉(zhuǎn)變?yōu)橛行ЧΦ谋壤�。�?shù)控機(jī)床設(shè)熱機(jī)的熱效率為日，傳人低溫?zé)嵩吹臒崃繛镼．則熱效率可用下式表7J：
  ，一畚=%魚一•魯
    若高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟确謩e為T1，T2 t則卡諾循環(huán)的熱效率町以用
下式表示：
    ”一畚一•Q=，魯
    由此叮見，在K諾循環(huán)中，高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩吹臏囟炔钤酱螅瑹釞C(jī)的熱效率就越高，因此尋求高熱量的熱源成為提高熱機(jī)效率的研究課題。

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