Issiqlik dvigatelining samaradorligi
sikllar. Termal va sovutish mashinalari. sikl samaradorligi Carnot ideal gaz uchun
Siklik (aylana) jarayon yoki sikl - bu tizimning dastlabki va oxirgi holatlari mos keladigan jarayon. Shaklda ko'rsatilgan tsiklda. 8.1, 1-a-2 bo'limida tizim ijobiy ish qiladi va 2-b-1 yo'li bo'ylab asl holatiga qaytadi - salbiy, lekin mutlaq qiymatdan kichikroq. Qayerda to'liq ish har bir tsiklning yakunlanishi ijobiydir. Bu tsikl bilan qoplangan 1-a-2-b-1 rasmining maydoniga teng P-V diagramma.
 |
|
| Guruch. 8.1 | Guruch. 8.2 |
Chunki ichki energiya U holat funksiyasi bo'lib, uning tsiklik jarayondagi o'zgarishi nolga teng (D U= 0). Keyin termodinamikaning birinchi qonunidan kelib chiqadiki, umumiy ish LEKIN, har bir tsiklda tizim tomonidan amalga oshiriladi, issiqlikning umumiy miqdoriga teng Q tizim tomonidan tsiklda qabul qilinadi. Agar tsikl ishlasa LEKIN ijobiy bo'lsa, biz tsiklni bosib o'tgan deb aytamiz oldinga yo'nalish(soat yo'nalishi bo'yicha). Bunday tsiklik jarayonlar yaratish uchun ishlatilishi mumkin issiqlik dvigatellari - termal rezervuarlardan olingan issiqlik hisobiga mexanik ishlarni bajaradigan qurilmalar.
Issiqlik dvigateli ishchi organni o'z ichiga oladi, ya'ni. siklni bajaradigan va ishni bajaradigan tizim va ishchi suyuqlik issiqlik almashadigan kamida ikkita issiqlik rezervuari.
Protozoa issiqlik dvigateli Shaklda sxematik ko'rsatilgan. 8.2. To'g'ridan-to'g'ri aylanishda ishlaydigan suyuqlik (bu erda) bo'lgan termal rezervuarlar LEKIN> 0) musbat miqdorda issiqlik qabul qiladigan isitgichlar deyiladi. Salbiy miqdordagi issiqlik olinadigan tanklar muzlatgichlar deb ataladi. Odatda tsiklning barcha bosqichlarida tizim tomonidan isitgichlardan olingan ijobiy issiqlik miqdori yig'indisi belgilanadi. Q + = Q 1 , va muzlatgichlardan olingan salbiy issiqlik yig'indisi Q - = - Q 2. Qayerda Q 2 ga tizim tomonidan sovutgichga beriladigan issiqlik miqdori deyiladi ( Q 2 > 0).
Tsiklning ishi tsiklning barcha bosqichlarida tizim tomonidan qabul qilingan issiqlik miqdorining algebraik yig'indisiga teng.
A = Q + + Q - = Q 1 – Q 2 .
Tsiklning ishlash koeffitsienti (COP) - bu tsiklning o'tishi paytida tizim tomonidan bajarilgan A ishining tizim tomonidan isitgichdan olingan Q 1 º Q + issiqlik miqdoriga nisbati.
. (8.1)
Shu tarzda hisoblangan samaradorlik h ba'zan uning texnik samaradorligidan farqini ta'kidlash uchun termodinamik deb ataladi, bu haqiqiy mashinalarning ishlashi bilan birga keladigan turli yo'qotishlar tufayli har doim past bo'ladi.
Agar tsiklni aylanib o'tish yo'nalishi teskari bo'lsa, unda ish va uning barcha bosqichlarida issiqlik miqdori belgini o'zgartiradi. Bunday tsikl teskari deb ataladi. Teskari tsikldan o'tayotganda, ishni yakunlang LEKIN arr, ishchi organ tomonidan mukammal, salbiy LEKIN arr = - LEKIN(tizimga ta'sir qiluvchi tashqi kuchlar ijobiy ish qiladi LEKIN). Tizim sovutgichdan ijobiy issiqlik miqdorini oladi va issiqlikni isitgichga chiqaradi.
Sovutgich mashinalari teskari aylanishda ishlaydi. Ular iste'mol qiladilar mexanik energiya, nisbatan sovuq jismdan issiqlikni olib tashlang va issiqlikni issiqroq tanaga o'tkazing. Mashinaning maqsadi issiqroq tanani isitish bo'lsa (masalan, tashqi havodan olingan issiqlik tufayli xonadagi havo haroratini oshirish), u issiqlik pompasi deb ataladi. Uning samaradorligi issiqlik nasosining x T.N ishlashi bilan belgilanadi, bu isitiladigan jism tomonidan olingan issiqlik miqdorining bunga sarflangan ishiga nisbatiga teng.
.
Foydali ta'sir sarflangan ishdan oshadi, x T..N> 1, lekin, albatta, bu erda energiya saqlanish qonunining buzilishi yo'q. Ish tashqi kuchlar issiqlikka aylanmaydi, lekin kamroq isitiladigan tanadan ko'proq isitiladigan issiqlikni "nasoslashni" ta'minlaydi.
Agar vazifa sovuqroq tanadan issiqlikni olish bo'lsa, mashina sovutish moslamasi deb ataladi. Uning samaradorligi olingan issiqlikning sarflangan ishga nisbatiga teng bo'lgan x X sovutish koeffitsienti bilan tavsiflanadi.
.
x koeffitsientlari T.N va x X asosan termodinamikaning texnik qo'llanmalarida qo'llaniladi.
Turli siklik jarayonlardan Karno sikli termodinamikada alohida ahamiyatga ega. U ikkita izotermadan (a-b va c-d) va ikkita adiabadan (b-c va d-a) iborat (8.3-rasm).
 Guruch. 8.3 |
Ishchi moddasi ideal gazning bir moliga teng Karno siklining samaradorligi topilsin. Ustida a-b bo'limi ishchi suyuqlik haroratga ega bo'lgan isitgich bilan termal aloqada bo'ladi T bitta. Hajmning kvazistatik izotermik kengayishi ishlab chiqarilgan V a gacha V b. Bunday holda, gaz isitgichdan issiqlik miqdorini oladi Q ab. Ideal gazning ichki energiyasi faqat haroratga bog'liq va izotermik jarayon davomida o'zgarmasligi sababli, termodinamikaning birinchi qonuniga ko'ra,
Ustida b-c bosqich adiabatik ( Q bc = 0) gazning kengayishi. Natijada uning harorati pasayadi. Sovutgich haroratiga yetganda T 2, gaz sovutgich bilan termal aloqaga keltiriladi va izotermik jarayon c-d siqish. Gaz salbiy ish qiladi. LEKIN cd va salbiy issiqlik miqdorini oladi Q cd (muzlatgichga ijobiy issiqlik miqdori beradi)
Tsikl bosqichlarini ko'rib chiqishdan ko'rinib turibdiki, gaz faqat ijobiy issiqlik miqdorini oladi. a-b bo'limi, ya'ni. Q 1 = Q ab. Salbiy miqdordagi issiqlik gaz tomonidan qabul qilinadi c-d bo'limi, sovutgichga berilgan issiqlikni bildiradi Q 2 =- Q cd. Keyin tsiklning samaradorligi
.
Buni hisobga olgan holda b-c va d-a adiabatik tenglamalarni yozamiz T a = T b= T 1 , T c= T d= T 2 ,
.
Bir tenglamani boshqasiga bo'lib, biz olamiz 
. Keyin ideal gaz uchun Karno siklining samaradorligi
. (8.2)
E'tibor bering, samaradorlik ifodasidan quyidagicha yozilgan
. (8.3)
Munosabatlar (8.3). maxsus holat Klauzius tengliklari (batafsil ma'lumot uchun § 13-ga qarang).
Biz, oddiy odamlar sifatida, kamdan-kam hollarda issiqlik dvigatellari qanday ishlashi haqida o'ylaymiz va bundan ham ko'proq - biz termodinamika nuqtai nazaridan xuddi shu dvigatellar ichida sodir bo'layotgan voqealarning mohiyatini tushunishga harakat qilmaymiz. Mexanik va texniklarning o'rtacha bilimi shundan iboratki, ichkaridagi biror narsa yonib ketganga o'xshaydi va buning natijasida pistonlar harakatlana boshlaydi. (oddiy odamlarda - "piston"), boshqa qismlarni aylantirish va ular aytganidek, "jarayon boshlandi".
Ammo, har doimgidek, insoniyat qabilasi orasida hamma narsa qanday sodir bo'lishini va hamma narsa nimaga bog'liqligini bilishi kerak bo'lgan eng nozik vakillar bor. Ehtimol, daraxtlarning shoxlarida bo'lgani kabi, bu "piyonat" va "hamma joyda" ilm-fanni oziqlantiradigan mevalar o'sadi.
Keling, buni tushunishga harakat qilaylik - issiqlik dvigateli qanday ishlaydi va uning samaradorligini nima belgilaydi?
Bir oz nazariya.
Issiqlik dvigateli issiqlik energiyasini mexanik energiyaga aylantiradigan mashinadir. Ya'ni, tizim bo'lgan bu mexanizmlar ichida, agar bu tizim ichidagi harorat qandaydir tarzda o'zgartirilsa, nimadir aylana boshlaydi, harakatlanadi va aylana boshlaydi. (qoida tariqasida, issiqlik ishlaydigan suyuqlikka beriladi, bu ko'pincha bir qator "yaxshi" sabablarga ko'ra gazdir).
Yana bir oz ko'proq - barcha dvigatellar ichki yonish dvigatellari va tashqi yonish dvigatellariga bo'lingan.
Birinchisi uchun issiqlik dvigatel ichidagi tizim elementiga, ikkinchisi uchun tashqarida bir joyda beriladi. Oldinga qarab, misol keltiraylik: tashqi yonish dvigatellari, xususan, ishlaydigan suyuqlikka issiqlik beradigan bug 'dvigatellarini o'z ichiga oladi. (muz, suv yoki bug 'yoki har qanday suyuqlik) dvigateldan tashqarida, qandaydir yoqilg'ini yoqish orqali ta'minlanadi (ko'mir, mazut, o'tin va boshqalar) ishlaydigan suyuqlik bilan tank (qozon) ostida alohida joylashgan pechda. Keyin isitiladigan ishchi suyuqlik issiqlik dvigateliga kiritiladi (silindrga kiradi), va issiqlikni berib, foydali ish qiladi.
Ichki yonuv dvigatellari (ICE) (masalan,) dizel dvigatellari va karbüratörlü dvigatellarni o'z ichiga oladi, ularda ishchi suyuqlik yondiriladi va tizim ichida (tsilindrda) issiqlik hosil qiladi.
Ikkala holatda ham gaplashamiz termodinamik jarayonlar haqida, ya'ni. harorat o'zgarishiga olib keladigan jarayonlar (yoki harorat o'zgarishi tufayli) tizim ichida.
Umumiy holda, zamonaviy termodinamika nuqtai nazaridan sodir bo'layotgan voqealarning mohiyati tasvirlangan.
DA XIX boshi asrlar davomida iste'dodli frantsuz muhandisi Sadi Karno (1796-1832) issiqlik dvigatellarida ishlaydigan suyuqlik sifatida ideal gazdan foydalangan holda sodir bo'ladigan termodinamik jarayonlarni o'rgangan. Shu bilan birga, u mashinalardagi barcha jarayonlarni muvozanat (qaytariladigan) deb hisoblagan.
Qaytariladigan jarayon- bu juda sekin davom etadigan jarayon bo'lib, uni bir muvozanat holatidan ikkinchisiga ketma-ket o'tish va hokazo deb hisoblash mumkin va butun jarayonni teskari yo'nalish bajarilgan ishni va uzatiladigan issiqlik miqdorini o'zgartirmasdan. (Shuni ta'kidlash kerakki, barcha real jarayonlar qaytarilmas).
Karno tadqiqotining maqsadi issiqlik dvigateliga berilgan issiqlikdan maksimal ishni olish, ya'ni issiqlik energiyasini mexanik energiyaga eng samarali aylantirish mumkin bo'lgan sharoitlarni aniqlash edi.
18-asr oxiri - 19-asr boshlarida insoniyat amaliy maqsadlarda qoʻllagan issiqlik dvigatellarining yagona turi tashqi yonuv dvigatellari, yaʼni bugʻ dvigatellari edi. Ushbu mashinalarning samaradorligi juda past edi - endi yo'q 2 %
, ularning samaradorligini oshirish yo'llarini ko'rsatadigan ishonchli nazariya yo'q edi.
Karno o'zaro harakatlanuvchi bug 'dvigatelining ideallashtirilgan modeli misolida issiqlikni ishga aylantirishning turli usullarini chuqur tahlil qildi, shu bilan birga u tomonidan tuzilgan natijalar va xulosalar issiqlik energiyasidan foydalanadigan har qanday mashina uchun haqiqiy bo'lib chiqdi. mexanik ishlarni bajarish.
Nazariy xulosalar natijasida Karno issiqlikni mexanik energiyaga aylantirishdan maksimal ta'sirga tsiklni yakunlagan to'rtta ketma-ket jarayon - izotermik, adiabatik, izotermik va yana adiabatik jarayonlardan iborat aylana tsikl yordamida erishish mumkin degan xulosaga keldi. , tizimni asl holatiga qaytarish.
Bu ketma-ketlik termodinamik jarayonlar deb nomlangan issiqlik dvigatelida ideal karno sikli.
Texnologik sabablarga ko'ra Carnot tomonidan taklif qilingan tsiklga muvofiq issiqlik energiyasini mexanik energiyaga aylantiradigan haqiqiy dvigatelni ishlab chiqarish mumkin emas, shuning uchun Karno tsikli amalga oshirib bo'lmaydigan va ideal deb hisoblanadi.
Nikolas Leonard Sadi Karnot termodinamika asoschilaridan biri hisoblanadi. 28 yoshida u avlodlarga etib kelgan yagona asarini - "Olovning harakatlantiruvchi kuchi va bu kuchni ishlab chiqishga qodir bo'lgan mashinalar to'g'risida mulohazalar" ni yozdi, unda u o'sha davrdagi jarayonlarga mutlaqo yangi qarashlarni bayon qildi. termodinamikaning ikkinchi qonunida aks etgan issiqlik dvigatellari.
Sadi Karno termodinamikaning asosiy tushunchalarini ilmiy terminologiyaga kiritdi - ideal issiqlik dvigateli, ideal sikl, termodinamik jarayonlarning qaytuvchanligi va qaytarilmasligi.
19-asrning boshlarida faqat ibtidoiy bug 'dvigatellari ishlatilgan, ularning samaradorligi bir necha foizdan oshmagan, chunki dvigatellarda issiqlik energiyasidan foydalanish samaradorligini qanday oshirishni tushuntiradigan nazariya yo'q edi. Karnoning ishi muhandislar uchun dvigatellarda issiqlikdan samarali foydalanishni topish bo'yicha birinchi qo'llanma bo'lib xizmat qildi.
Karno juda yosh, 36 yoshida vabodan vafot etdi.
O'sha yillarda vabo dahshatli va davolab bo'lmaydigan kasallik hisoblanganligi sababli, o'lganlarning jasadlari va buyumlari yoqib yuborilishi kerak edi. Shubhasiz, bu eng iste'dodli muhandisning ko'plab qimmatbaho asarlari yong'inda halok bo'ldi. Mo''jizaviy tarzda, faqat mashhur "Reflections on harakatlantiruvchi kuchlar olov...”, deb Karnoning boshqa barcha asarlarini va uning jonsiz tanasini yo'q qilgan bu olov afsusda edi ...
Karno siklidagi jarayonlar ketma-ketligi
Karno tomonidan taklif qilingan, ideal Karno sikli deb ataladigan termodinamik jarayonlar ketma-ketligini ko'rib chiqing.
Ma'lumki, mexanik ish termodinamik tizim tomonidan faqat ishchi suyuqlik hajmining o'zgarishi bilan birga bo'lgan, ya'ni izotermik, izobarik yoki adiabatik jarayon sodir bo'lganda amalga oshirilishi mumkin. Bunday holda, barcha issiqlik energiyasini faqat izotermik jarayon bilan ishlashga aylantirish mumkin (izobar va adiabatik jarayon bilan issiqlikning bir qismi o'zgarishga sarflanadi ichki energiya ishchi organ).
Izoxorik jarayonda (ishchi suyuqlikning doimiy hajmida yuzaga keladigan) issiqlikning mexanik ishga aylanishi istisno qilinadi.
Ideal Karno siklining dastlabki holatida ishchi suyuqlik (ideal gaz) ba'zi parametrlarga ega p 1 , V 1 , T 1 .
Issiqlik ishlaydigan suyuqlikka tizimning isitgich deb ataladigan tashqi manbadan beriladi (issiqlik dvigateli) izotermik jarayon orqali foydalana boshlaydi.
Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, izotermik jarayonda o'zgaruvchilar ishchi suyuqlikning ikkita asosiy parametri - bosim va hajm bo'lib, ular orasidagi nisbat teskari proportsionaldir. (Boyl-Mariott namunasi). Bunday holda, ishchi suyuqlikka berilgan barcha issiqlik faqat mexanik ishlarni bajarishga sarflanadi; ishchi suyuqlikning ichki energiyasi o'zgarishsiz qoladi va tashqi isitgichdan olingan issiqlikni talab qilmaydi. Shuning uchun Karno siklidagi birinchi termodinamik jarayonni izoterma bo'yicha tanlash juda mantiqiydir - bu mexanik ishlarni bajarish uchun isitgichdan olingan issiqlikdan maksimal darajada foydalanish imkonini beradi.
Izotermik jarayonning oxirida ishchi suyuqlik p 2, V 2, T 1 parametrlariga ega.
Diagrammadagi Karno siklining bu jarayoni (1-rasm) raqamlar bilan ko'rsatilgan 1-2
.
Karno sikli teskari va aylana bo'lgani uchun, ya'ni unda sodir bo'ladigan barcha termodinamik jarayonlar ishchi suyuqlikni dastlabki parametrlariga qaytarishi kerak, tsiklda kamida yana bitta izotermik jarayon bo'lishi kerakligi ayon bo'ladi. Shu bilan birga, uning oqimi ishchi suyuqlikni sovutish bilan birga bo'lishi kerak, ya'ni tizimdan issiqlikni uzatish. tashqi muhit, aks holda siz dastlabki parametrlar bilan nuqtaga qaytolmaysiz. Agar birinchi jarayondan so'ng darhol ikkinchi izotermik jarayon boshlansa, tsiklning umumiy ishi minimal bo'ladi, chunki tizim tomonidan bajarilgan mexanik ishni tavsiflovchi grafik maydoni. (1-rasmda soyali) kichik yoki hatto nolga teng bo'ladi. (to'g'ri va teskari izotermalar bir xil bo'lsa).
Shu sababli S.Karno o'z sikli uchun ikkinchi termodinamik jarayon sifatida adiabatik jarayondan foydalangan, bu jarayon tizim va muhit o'rtasida issiqlik almashinuvisiz davom etadi. Bunday holda, ish T 2 haroratgacha kengayib, sovishda davom etadigan ishchi suyuqlikning ichki energiyasining o'zgarishi tufayli amalga oshiriladi. Carnot sikl diagrammasida bu bo'lim raqamlar orasiga kiritilgan 2-3
.
Izotermik jarayondan so'ng adiabatik jarayondan foydalanish ishchi suyuqlikning ichki energiyasidan foydalanish hisobiga isitish moslamasidan issiqlik ta'minotisiz tizimdan ba'zi mexanik ishlarni olish imkonini beradi.
Ushbu jarayonning oxirida ishlaydigan suyuqlikning parametrlari p 3, V 3, T 2.
Karno siklidagi keyingi bo'g'in ikkinchi izotermik jarayon bo'lib, u yuqorida aytib o'tilganidek, salbiy bo'lishi kerak, ya'ni issiqlikning ishchi suyuqlikdan tashqi muhitga boshqa tanaga o'tishi bilan birga keladi, bu holda muzlatgich deb ataladi. .
Tsikl diagrammasida bu jarayon raqamlar bilan ko'rsatilgan. 3-4
.
Jarayonning borishi hajmining pasayishi va ishchi suyuqlik bosimining oshishi (siqilish) bilan birga keladi, uning harorati sovutgichga issiqlik o'tkazilishi tufayli doimiy bo'lib qoladi.
Ushbu jarayonning oxirida ishlaydigan suyuqlikning parametrlari - p 4, V 4, T 2.
P 1, V 1, T 1 boshlang'ich parametrlari bilan tizimni dastlabki holatiga qaytaruvchi Karno siklining yakuniy jarayoni adiabatikdir.
Sovutgichga issiqlik uzatish to'xtatiladi. Shu bilan birga, ishchi suyuqlik hajmining pasayishi (siqilish) davom etmoqda, bu jarayon uchun salbiy bo'lgan ba'zi tashqi ishlarning bajarilishi tufayli.
Bunday holda, ishchi suyuqlikning ichki energiyasi ortadi, chunki tashqi ishning bir qismi uni isitishga sarflanadi.
Ushbu jarayon diagrammadagi raqamlar bilan ko'rsatilgan. 4-1
.
Carnot tomonidan olingan dumaloq p-V sikl diagrammasining tahlili shuni ko'rsatadiki, tizim mexanik ishni bajargan, uning qiymati nuqtalar bilan chegaralangan egri chiziq orasidagi o'ralgan maydon bilan tavsiflanadi. 1-2-3 va nuqtalar bilan chegaralangan egri chiziq 3-4-1 . Bunday holda, tizim tomonidan bajarilgan barcha ishlar yuqorida sanab o'tilgan to'rtta ketma-ket termodinamik jarayonlarning har biri davomida bajarilgan ishlarning yig'indisiga teng bo'ladi.
Ko'rinib turibdiki, to'g'ridan-to'g'ri va teskari adiabatik jarayonlarda ishchi organ tomonidan bajariladigan ish kattaligi bo'yicha teng, ammo boshqa belgiga ega. (birinchi jarayonda ijobiy, ikkinchisida salbiy), ya'ni bu ishlarning yig'indisi nolga teng. Va to'g'ridan-to'g'ri izotermik jarayonda bajarilgan ish teskari izotermik jarayonda bajarilgan ishlardan kattaroqdir.
Bu grafik tarzda tasvirlangan turli hudud abscissa va mos ravishda birinchi va ikkinchi izotermalar orasiga kiritilgan diagramma. Birinchi izoterm nisbiy ikkinchi (teskari) izoterma diagrammasida qanchalik baland bo'lsa, ishchi suyuqlik shunchalik ko'p ish qiladi.
Agar biz T-V jarayon diagrammasini ko'rib chiqsak, u ikki izotermli tekis shaklni (masalan, rombni) ifodalaydi. (to'g'ridan-to'g'ri va teskari) o'qlardan biriga parallel (harorat) va adiabatlar bir-biriga parallel bo'ladi.
Bundan kelib chiqadiki, tizim tomonidan bajariladigan foydali ish qanchalik katta bo'lsa, isitgichning harorati va muzlatgichning harorati o'rtasidagi farq shunchalik katta bo'ladi, ya'ni T 1 va T 2 o'rtasidagi harorat farqi qanchalik katta bo'ladi. (T-V diagrammasidagi yuqori va pastki izotermlar orasidagi masofa).
Sadi Karno tomonidan taklif qilingan ideal sikl modelining matematik tahlili maksimal issiqlik samaradorligini ko'rsatadi termal mashina munosabatidan aniqlash mumkin:
ē t \u003d 1 - T 2 /T 1;
Bu erda: T 1 va T 2 - tsiklning boshida va oxirida mos ravishda ishchi suyuqlikning (gaz) harorati.
Ushbu oddiy formula bizga ikkita asosiy xulosa chiqarishga imkon beradi - issiqlik dvigatellarining samaradorligini oshirish yo'li va samaradorligi birlikka teng bo'lgan issiqlik dvigatelini yaratish mumkin emasligi, ya'ni 100%. Haqiqatan ham, T 2 / T 1 kasr faqat uning numeratori nolga teng bo'lsa yoki maxraj cheksizlikka teng bo'lsa, nolga teng bo'lishi mumkin. Ikkalasi ham haqiqiy emas, chunki moddiy jismni mutlaq nol haroratgacha sovutish mumkin emas va bu mumkin emas. boshlang'ich harorati ishchi jismni cheksiz qilish, chunki bu holda tana tushunchasi o'z ma'nosini yo'qotadi; bundan tashqari, uning qismlari va qismlari bunday haroratga bardosh bera oladigan haqiqiy dvigatelni ishlab chiqarish mumkin emas.
Carnot tsikli issiqlik dvigatellarini loyihalash bo'yicha muhandislar intiladigan mezondir. Haqiqiy harorat sharoitida, uning yuqori chegarasi materiallarning mustahkamligi bilan belgilanadi, pastki qismi esa haroratga mos keladi. muhit, Karno siklining issiqlik samaradorligi 0,7…0,8 ga yetishi mumkin.
Har qanday haqiqiy issiqlik dvigateli qanchalik mukammal bo'lsa, uning samaradorligi bir xil harorat chegaralarida davom etadigan Carnot tsiklining hisoblangan samaradorligiga qanchalik yaqin bo'lsa.
Zamonaviy haqiqatlar issiqlik dvigatellarining keng tarqalgan ishlashini o'z ichiga oladi. Ularni elektr motorlar bilan almashtirish bo'yicha ko'plab urinishlar hozirgacha muvaffaqiyatsizlikka uchradi. Avtonom tizimlarda elektr energiyasini to'plash bilan bog'liq muammolar katta qiyinchilik bilan hal qilinadi.
Elektr akkumulyatorlarini uzoq muddatli foydalanishni hisobga olgan holda ishlab chiqarish texnologiyasi muammolari hali ham dolzarbdir. Elektr transport vositalarining tezlik ko'rsatkichlari ichki yonuv dvigatellaridagi avtomobillarnikidan ancha uzoqdir.
Gibrid dvigatellarni yaratish yo'lidagi dastlabki qadamlar sezilarli darajada kamayishi mumkin zararli emissiyalar megapolislarda, ekologik muammolarni hal qilish.
Biroz tarix
Bug 'energiyasini harakat energiyasiga aylantirish imkoniyati antik davrda ma'lum bo'lgan. Miloddan avvalgi 130 yil: Iskandariya faylasufi Heron tomoshabinlarga bug'li o'yinchoq - aeolipilni taqdim etdi. Bug 'bilan to'ldirilgan shar undan chiqayotgan reaktivlar ta'sirida aylana boshladi. Zamonaviy bug 'turbinalarining ushbu prototipi o'sha kunlarda qo'llanilmadi.
Ko'p yillar va asrlar davomida faylasufning rivojlanishi faqat qiziqarli o'yinchoq deb hisoblangan. 1629 yilda italyan D. Branchi faol turbinani yaratdi. Bug 'pichoqlar bilan jihozlangan diskni harakatga keltirdi.
Shu paytdan boshlab bug 'dvigatellarining jadal rivojlanishi boshlandi.
issiqlik dvigateli
Mashinalarning asosiy qismlari: isitgich (tashqaridan energiya olish tizimi), ishchi suyuqlik (foydali harakatni bajaradi), muzlatgich.
Isitgich ishchi suyuqlik foydali ishni bajarish uchun etarli miqdorda ichki energiya to'planganligini ta'minlash uchun mo'ljallangan. Sovutgich ortiqcha energiyani olib tashlaydi.
Samaradorlikning asosiy xarakteristikasi issiqlik dvigatellarining samaradorligi deb ataladi. Bu qiymat isitish uchun sarflangan energiyaning qaysi qismi foydali ishlarni bajarishga sarflanganligini ko'rsatadi. Samaradorlik qanchalik yuqori bo'lsa, mashinaning ishlashi shunchalik foydali bo'ladi, ammo bu qiymat 100% dan oshmasligi kerak.
Samaradorlikni hisoblash
Isitgich tashqaridan Q 1 ga teng energiyani olsin. Sovutgichga berilgan energiya Q 2 bo'lsa, ishchi suyuqlik A ni bajardi.
Ta'rifga asoslanib, biz samaradorlikni hisoblaymiz:
ē= A / Q 1. Biz A \u003d Q 1 - Q 2 ekanligini hisobga olamiz.
Bu yerdan formulasi ē = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1 ko'rinishga ega bo'lgan issiqlik dvigatelining samaradorligi quyidagi xulosalar chiqarishga imkon beradi:
- Samaradorlik 1 (yoki 100%) dan oshmasligi kerak;
- bu qiymatni maksimal darajada oshirish uchun yoki isitgichdan olingan energiyani oshirish yoki muzlatgichga berilgan energiyani kamaytirish kerak;
- isitgichning energiyasini oshirish yoqilg'ining sifatini o'zgartirish orqali erishiladi;
- sovutgichga berilgan energiyani kamaytirish, dvigatellarning dizayn xususiyatlariga erishishga imkon beradi.
Ideal issiqlik dvigateli
Samaradorligi maksimal (ideal, 100% ga teng) bo'lgan bunday dvigatelni yaratish mumkinmi? Fransuz nazariyotchi fizigi va iste'dodli muhandisi Sadi Karno bu savolga javob topishga harakat qildi. 1824 yilda uning gazlarda sodir bo'ladigan jarayonlar haqidagi nazariy hisob-kitoblari ommaga e'lon qilindi.
Ideal mashinaning asosiy g'oyasi ideal gaz bilan qaytariladigan jarayonlarni amalga oshirishdir. T 1 haroratda gazning izotermik kengayishi bilan boshlaymiz. Buning uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori Q 1. Gaz issiqlik almashmasdan kengaygandan so'ng T 2 haroratga erishgandan so'ng, gaz izotermik tarzda siqilib, Q 2 energiyasini muzlatgichga o'tkazadi. Gazning dastlabki holatiga qaytishi adiabatikdir.
Ideal Carnot issiqlik dvigatelining samaradorligi, aniq hisoblanganda, isitish va sovutish moslamalari o'rtasidagi harorat farqining isitgichdagi haroratga nisbatiga tengdir. Bu shunday ko'rinadi: ē=(T 1 - T 2)/ T 1.
Formulasi: ē= 1 - T 2 / T 1 bo'lgan issiqlik dvigatelining mumkin bo'lgan samaradorligi faqat isitgich va sovutgichning haroratiga bog'liq va 100% dan ortiq bo'lishi mumkin emas.
Bundan tashqari, bu nisbat issiqlik dvigatellarining samaradorligi faqat sovutgich haroratga yetganda birlikka teng bo'lishi mumkinligini isbotlash imkonini beradi. Ma'lumki, bu qiymatga erishib bo'lmaydi.
Karnoning nazariy hisob-kitoblari har qanday dizayndagi issiqlik dvigatelining maksimal samaradorligini aniqlash imkonini beradi.
Karno tomonidan isbotlangan teorema quyidagicha. O'zboshimchalik bilan ishlaydigan issiqlik dvigateli hech qanday holatda ideal issiqlik dvigatelining samaradorligining o'xshash qiymatidan kattaroq samaradorlik koeffitsientiga ega bo'lolmaydi.
Muammoni hal qilish misoli
1-misol Isitgichning harorati 800 ° C va muzlatgichning harorati 500 ° C past bo'lsa, ideal issiqlik dvigatelining samaradorligi qanday?
T 1 \u003d 800 o C \u003d 1073 K, ∆T \u003d 500 o C \u003d 500 K, ē -?
Ta'rifi bo'yicha: ē=(T 1 - T 2)/ T 1.
Bizga muzlatgichning harorati berilmaydi, lekin ∆T = (T 1 - T 2), bu erdan:
ē \u003d ∆T / T 1 \u003d 500 K / 1073 K \u003d 0,46.
Javob: samaradorlik = 46%.
2-misol Olingan bir kilojoul qizdirgich energiyasi hisobiga 650 J foydali ish bajarilsa, ideal issiqlik mashinasining samaradorligini aniqlang.Agar sovutish suvi harorati 400 K bo'lsa, issiqlik mashinasi qizdirgichining harorati qanday bo'ladi?
Q 1 \u003d 1 kJ \u003d 1000 J, A \u003d 650 J, T 2 \u003d 400 K, ē -?, T 1 \u003d?
Ushbu muammoda biz samaradorligini quyidagi formula bo'yicha hisoblash mumkin bo'lgan issiqlik moslamasi haqida gapiramiz:
Isitgichning haroratini aniqlash uchun biz ideal issiqlik dvigatelining samaradorligi formulasidan foydalanamiz:
ē \u003d (T 1 - T 2) / T 1 \u003d 1 - T 2 / T 1.
Matematik o'zgarishlarni amalga oshirgandan so'ng, biz quyidagilarni olamiz:
T 1 \u003d T 2 / (1- ē).
T 1 \u003d T 2 / (1- A / Q 1).
Keling, hisoblab chiqamiz:
ē= 650 J / 1000 J = 0,65.
T 1 \u003d 400 K / (1- 650 J / 1000 J) \u003d 1142,8 K.
Javob: ē \u003d 65%, T 1 \u003d 1142,8 K.
Haqiqiy sharoitlar
Ideal issiqlik dvigateli ideal jarayonlarni hisobga olgan holda ishlab chiqilgan. Ish faqat ichida amalga oshiriladi izotermik jarayonlar, uning qiymati Karno sikli grafigi bilan chegaralangan maydon sifatida aniqlanadi.
Haqiqatan ham, harorat o'zgarishi bilan birga gaz holatini o'zgartirish jarayoni uchun sharoit yaratish mumkin emas. Atrofdagi narsalar bilan issiqlik almashinuvini istisno qiladigan materiallar yo'q. adiabatik jarayon amalga oshirish imkonsiz bo‘lib qoladi. Issiqlik uzatishda gazning harorati majburiy ravishda o'zgarishi kerak.
Haqiqiy sharoitda yaratilgan issiqlik dvigatellarining samaradorligi ideal dvigatellarning samaradorligidan sezilarli darajada farq qiladi. E'tibor bering, haqiqiy dvigatellardagi jarayonlar shunchalik tezdirki, uning hajmini o'zgartirish jarayonida ishlaydigan moddaning ichki issiqlik energiyasidagi o'zgarishlarni isitgichdan issiqlik oqimi va sovutgichga qaytarish bilan qoplab bo'lmaydi.
Boshqa issiqlik dvigatellari
Haqiqiy dvigatellar turli davrlarda ishlaydi:
- Otto sikli: doimiy hajmdagi jarayon adiabatik tarzda o'zgarib, yopiq sikl hosil qiladi;
- Dizel aylanishi: izobar, adiabat, isochor, adiaba;
- da sodir bo'ladigan jarayon doimiy bosim, adiabatik bilan almashtiriladi, tsiklni yopadi.
Haqiqiy dvigatellarda muvozanat jarayonlarini yarating (ularni idealga yaqinlashtirish uchun). zamonaviy texnologiya mumkin emasdek tuyuladi. Issiqlik dvigatellarining samaradorligi, hatto ideal termal o'rnatishdagi kabi bir xil harorat rejimlarini hisobga olgan holda ham ancha past bo'ladi.
Ammo samaradorlikni hisoblash formulasining rolini kamaytirmaslik kerak, chunki bu haqiqiy dvigatellarning samaradorligini oshirish bo'yicha ish jarayonida boshlang'ich nuqtaga aylanadi.
Samaradorlikni o'zgartirish usullari
Ideal va haqiqiy issiqlik dvigatellarini solishtirganda shuni ta'kidlash kerakki, sovitkichning harorati hech qanday bo'lishi mumkin emas. Odatda atmosfera muzlatgich deb hisoblanadi. Atmosfera haroratini faqat taxminiy hisob-kitoblarda olish mumkin. Tajriba shuni ko'rsatadiki, sovutish suvi harorati ichki yonuv dvigatellarida (qisqartirilgan ichki yonish dvigatellari) bo'lgani kabi, dvigatellardagi chiqindi gazlar haroratiga teng.
ICE bizning dunyomizdagi eng keng tarqalgan issiqlik dvigatelidir. Issiqlik dvigatelining samaradorligi bu holatda yonayotgan yoqilg'i tomonidan yaratilgan haroratga bog'liq. Ichki yonish dvigateli va bug 'dvigatellari o'rtasidagi muhim farq havo-yonilg'i aralashmasida isitgich va qurilmaning ishchi suyuqligi funktsiyalarini birlashtirishdir. Yonish, aralash dvigatelning harakatlanuvchi qismlariga bosim hosil qiladi.
Ishchi gazlar haroratining oshishi yoqilg'ining xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartirish orqali erishiladi. Afsuski, buni cheksiz qilish mumkin emas. Dvigatelning yonish kamerasi ishlab chiqarilgan har qanday material o'zining erish nuqtasiga ega. Bunday materiallarning issiqlikka chidamliligi dvigatelning asosiy xarakteristikasi, shuningdek, samaradorlikka sezilarli ta'sir ko'rsatish qobiliyatidir.
Dvigatel samaradorligi qiymatlari
Agar kirish joyidagi ish bug'ining harorati 800 K, chiqindi gazi esa 300 K bo'lganligini hisobga olsak, bu mashinaning samaradorligi 62% ni tashkil qiladi. Aslida, bu qiymat 40% dan oshmaydi. Bunday pasayish turbinaning korpusini isitish vaqtida issiqlik yo'qotishlari tufayli yuzaga keladi.
Ichki yonish dvigatellari samaradorligining eng yuqori qiymati 44% dan oshmaydi. Bu qiymatni oshirish yaqin kelajak masalasidir. Materiallar, yoqilg'ilarning xususiyatlarini o'zgartirish insoniyatning eng yaxshi aqllari ishlayotgan muammodir.
Qayta tiklanadigan narsani ko'rib chiqing tsikl Carnot ideal issiqlik dvigateli tomonidan amalga oshiriladi.
Karno sikli to'rtta qaytar jarayonlardan iborat: ikkita izoterm va ikkita adiabat. Shaklda. 3.10 to'g'ridan-to'g'ri Carnot tsiklini ko'rsatadi.
Guruch. 3.10
1. Syujet 1-2. Piston ostidagi silindrda joylashgan ideal gaz, izotermik kengayish jarayonida (T 1 = const) issiqlik bilan Q 1 ni ideal gazga o'tkazadigan isitgich bilan termal aloqaga keltiriladi.
2. Syujet 2-3. 2-holatda gaz isitgichdan to'liq termal izolyatsiya qilingan. Uning adiabatik kengayishi mavjud va harorat T 2 ga tushadi.
3. Syujet 3-4. 3-holatda ideal gaz sovutgich bilan aloqa qiladi. Izotermik siqilish sodir bo'ladi (T 2 = const), bunda ideal gaz Q 2 issiqlikni sovutgichga o'tkazadi.
4. Syujet 4-1. 4-holatda gaz sovutgichdan issiqlik izolatsiyasiga ega. Keyin adiabatik siqilish sodir bo'ladi. Gaz harorati T 1 ga ko'tariladi.
Termodinamik jarayonlar dinamikasini «Karno sikli» kompyuter modelida kuzatish mumkin.
"Karno sikli" kompyuter modeli
Model ideal gazda ikki izoterm va ikkita adiabatdan (Karno sikli) tashkil topgan qaytariladigan siklik jarayonni o‘rganish uchun mo‘ljallangan. Karnot siklini chetlab o'tganda, ishchi modda ketma-ket ikkita termal rezervuar - isitgich va muzlatgich bilan termal aloqaga keltiriladi. Modelda isitgich va muzlatgichning T 1 va T 2 haroratlarini o'zgartirish mumkin. Energiya diagrammasi taqdim etilgan bo'lib, u gaz tomonidan qabul qilingan Q issiqlik miqdori, A bajarilgan ishni va ichki energiyaning DU o'zgarishini ko'rsatadi.
Issiqlik dvigateli ishlayotganini unutmang Karno sikli, isitgich va muzlatgichning berilgan haroratida maksimal samaradorlikka ega.
Bir tsiklda ishchi organ tomonidan bajarilgan ish,
bu erda T 1 - isitgichning harorati; T 2 - muzlatgich harorati.
Formula (3.50) birinchisini ifodalaydi teorema Karnot:
Samaradorlik Carnot sikli bo'yicha ishlaydigan ideal issiqlik dvigateli faqat isitgich va muzlatgichning haroratiga bog'liq; mashinaning qurilmasiga va ishlaydigan suyuqlik turiga bog'liq emas.
Haqiqiy issiqlik dvigateli uchun (ikkinchi Karno teoremasiga ko'ra):
Karno sikli bo'yicha ishlaydigan har qanday issiqlik dvigatelining samaradorligi ideal issiqlik dvigateli kabi bir xil isitgich va sovutgich haroratiga ega, ideal dvigatelning samaradorligidan oshmasligi kerak,
bular. Samaradorlik formula bo'yicha topiladi
|
. |
(3.51) |
To'g'ridan-to'g'ri Carnot aylanishiga ko'ra, ichki yonish dvigatellari, dizel dvigatellari va boshqalar ishlaydi. Teskari Karno siklini ko'rib chiqing. Bir tsikldagi gaz ishi A \u003d (Q 1 -Q2)< 0, где Q 1 < 0 - sovutgichdan chiqarilgan issiqlik; 2-savol > 0 - T 2 da gazga beriladigan issiqlik< T 1 .
Issiqlikning sovuq jismdan issiqqa o'tishi tashqi kuchlarning ishi tufayli sodir bo'ladi.
Teskari Karno siklida ishlaydigan ideal issiqlik dvigatelining samaradorligi
Barcha sovutish mashinalari teskari Carnot tsikliga muvofiq ishlaydi.
bu erda T 1 - mutlaq harorat isitgich va T 2 - muzlatgichning mutlaq harorati. Issiqlik dvigatellarining samaradorligini oshirish va uni maksimal darajada yaqinlashtirish eng muhim texnik muammodir. Issiqlik mashinasining samaradorligi Ishchi suyuqlik, isitish moslamasidan ma'lum miqdorda Q 1 issiqlikni qabul qilib, bu issiqlik miqdorining bir qismini, moduli |Q2| ga teng, muzlatgichga beradi. Shuning uchun, bajarilgan ish ko'proq bo'lishi mumkin emas A = Q1 - |Q 2 |. Bu ishning isitgichdan kengayadigan gaz tomonidan olingan issiqlik miqdoriga nisbati deyiladi samaradorlik termal mashina: 
Yopiq siklda ishlaydigan issiqlik dvigatelining samaradorligi har doim birdan kam. Issiqlik energetikasining vazifasi samaradorlikni imkon qadar yuqori qilish, ya'ni ish olish uchun isitgichdan olingan issiqlikni iloji boricha ko'proq ishlatishdir. Bunga qanday erishish mumkin? Izotermiya va adiabatlardan tashkil topgan eng mukammal tsiklik jarayon birinchi marta 1824 yilda fransuz fizigi va muhandisi S.Karno tomonidan taklif qilingan 42. Entropiya. Termodinamikaning ikkinchi qonuni. entropiya tabiiy fanlar ko'p elementlardan tashkil topgan tizimning buzilishining o'lchovidir. Xususan, in statistik fizika- har qanday makroskopik holatni amalga oshirish ehtimoli o'lchovi; axborot nazariyasida - har qanday tajriba (test)ning noaniqlik o'lchovi, bu turli xil natijalarga ega bo'lishi mumkin va shuning uchun axborot miqdori; tarix fanida muqobil tarix hodisasini (tarixiy jarayonning o'zgarmasligi va o'zgaruvchanligi) tushuntirish uchun. Informatikadagi entropiya - bu bilimlarning to'liq emasligi, noaniqlik darajasi. Entropiya tushunchasi birinchi marta 1865-yilda Klauzius tomonidan termodinamikaga energiyaning qaytarilmas ajralish oʻlchovini, real jarayonning ideal jarayondan ogʻish oʻlchovini aniqlash uchun kiritilgan. Kamaytirilgan issiqliklar yig'indisi sifatida aniqlangan, bu holat funktsiyasi bo'lib, qaytariladigan jarayonlar davomida doimiy bo'lib qoladi, qaytarilmas - uning o'zgarishi har doim ijobiy bo'ladi. , bu erda dS - entropiyaning oshishi; dQ - tizimga beriladigan minimal issiqlik; T - jarayonning mutlaq harorati; Turli fanlarda qo'llanilishi § Termodinamik entropiya - sistema tartibsizlik o'lchovlarini, ya'ni termodinamik tizimning uning zarrachalari harakati joylashuvining bir jinsli emasligini tavsiflovchi termodinamik funktsiya. § Axborot entropiyasi- xabarlar manbasining noaniqlik o'lchovi, ularni uzatish paytida ma'lum belgilarning paydo bo'lish ehtimoli bilan belgilanadi. § Differensial entropiya - uchun entropiya uzluksiz taqsimotlar§ Dinamik tizimning entropiyasi - dinamik tizimlar nazariyasida tizim traektoriyalarining xatti-harakatlaridagi tasodifiylik o'lchovi. § aks ettirish entropiyasi - haqidagi ma'lumotlarning bir qismi diskret tizim, bu tizim uning qismlarining umumiyligi orqali aks ettirilganda takrorlanmaydi. § Boshqarish nazariyasidagi entropiya ma'lum sharoitlarda tizimning holati yoki xatti-harakatlarining noaniqligining o'lchovidir. Entropiya - bu tizim holatining funktsiyasi bo'lib, tizimning termodinamik harorati deb ataladigan tizimga etkazilgan yoki tizimdan chiqarilgan issiqlik miqdoriga muvozanat jarayonida tengdir. Entropiya - makro va mikro holatlar o'rtasidagi aloqani o'rnatuvchi funktsiya; fizikada jarayonlarning yo'nalishini ko'rsatadigan yagona funktsiya. Entropiya - bu tizim holatining funktsiyasi bo'lib, u bir holatdan ikkinchi holatga o'tishga bog'liq emas, balki faqat tizimning boshlang'ich va oxirgi holatiga bog'liq. Termodinamikaning ikkinchi qonuni - bu jismlar orasidagi issiqlik uzatish jarayonlarining yo'nalishiga cheklov qo'yadigan fizik printsip. Termodinamikaning ikkinchi qonuni shuni ko'rsatadiki, issiqlikni kamroq isitiladigan jismdan ko'proq isitiladigan jismga o'z-o'zidan o'tkazish mumkin emas. Termodinamikaning ikkinchi qonuni ikkinchi turdagi doimiy harakatlanuvchi mashinalarni taqiqlaydi, bu esa samaradorlik birlikka teng bo'lmasligini ko'rsatadi, chunki dumaloq jarayon sovutgichning harorati 0 bo'lmasligi kerak.Termodinamikaning ikkinchi qonuni termodinamika doirasida isbotlab bo'lmaydigan postulatdir. U eksperimental faktlarni umumlashtirish asosida yaratilgan va ko'plab eksperimental tasdiqlarni oldi. 43. Effektiv sochilish kesimi. Molekulalarning o'rtacha erkin yo'li. Molekulalarning o'rtacha erkin yo'li Biz ko'rib chiqilayotgan molekuladan tashqari barcha molekulalar harakatsiz deb faraz qilamiz. Molekulalar diametri d bo'lgan sharlar sifatida ko'rib chiqiladi. Har doim harakatsiz molekulaning markazi ko'rib chiqilayotgan molekula markazi harakatlanadigan to'g'ri chiziqdan d dan kichik yoki teng masofada bo'lganda to'qnashuvlar sodir bo'ladi. To'qnashuvlar vaqtida molekula harakat yo'nalishini o'zgartiradi va keyingi to'qnashuvgacha to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanadi. Shuning uchun harakatlanuvchi molekulaning markazi to'qnashuvlar tufayli siniq chiziq bo'ylab harakatlanadi (1-rasm).
| guruch. bitta |
Molekula markazlari diametri 2d bo'lgan singan silindr ichida joylashgan barcha harakatsiz molekulalar bilan to'qnashadi. Bir soniyada molekula ga teng yo'lni bosib o'tadi. Shuning uchun bu vaqt ichida sodir bo'ladigan to'qnashuvlar soni markazlari umumiy uzunligi va radiusi d bo'lgan singan silindr ichiga tushadigan molekulalar soniga teng. Biz uning hajmini mos keladigan to'g'rilangan silindrning hajmiga teng olamiz, ya'ni teng. Agar gazning birlik hajmida n ta molekula bo'lsa, u holda ko'rib chiqilayotgan molekulaning bir soniyada to'qnashuvlari soni teng bo'ladi.
Ideal gaz uchun. Shunung uchun
 | (3.1.10) |
Bu shuni ko'rsatadiki, izotermik kengayish (siqilish) vaqtida o'rtacha erkin yo'l ortadi (kamayadi).Kirish qismida ta'kidlanganidek, molekulalarning samarali diametri harorat oshishi bilan kamayadi. Shuning uchun molekulalarning ma'lum konsentratsiyasida o'rtacha erkin yo'l harorat ortishi bilan ortadi.Normal sharoitda (p = 1,01 10 5 Pa, T = 273,15 K) azotning o'rtacha erkin yo'lini hisoblash (d = 3 10 -10 m). ) beradi: 
, va soniyada to'qnashuvlar soni uchun: 
. Shunday qilib, normal sharoitda molekulalarning o'rtacha erkin yo'li mikronlarning fraktsiyalari va to'qnashuvlar soni sekundiga bir necha milliardni tashkil qiladi. Shuning uchun haroratlarni (issiqlik o'tkazuvchanligi), gaz qatlamlarining tezligini (qovushqoq ishqalanish) va konsentratsiyalarni (diffuziya) tenglashtirish jarayonlari ancha sekin kechadi, bu tajriba bilan tasdiqlangan.
Molekula erkin yo'l degan ma'noni anglatadi- zarrachaning bir to'qnashuvdan ikkinchisiga o'zining erkin yo'li davomida bosib o'tgan o'rtacha masofasi (l bilan belgilanadi).
Har bir molekulaning o'rtacha erkin yo'li har xil, shuning uchun in kinetik nazariya o'rtacha erkin yo'l tushunchasi kiritildi (<λ>). Qiymat<λ>bosim va haroratning berilgan qiymatlarida gaz molekulalarining butun to'plamining xarakteristikasi.
Bu erda s - molekulaning samarali ko'ndalang kesimi, n - molekulalarning konsentratsiyasi.
