الآلة البخارية The Steam Engine

‏يتلخص عمل الآلة البخارية ذات المكثف في النقاط التالية :

‏يحول الماء إلى بخار في المرجل ، ثم يسخن البخار الناتج إلى درجة حرارة اعلى من درجة حرارة المرجل . ثم يساق البذر المسخن تسخينا شديدا إلى الأسطوانة . فيتمدد فيها دافعا المكبس أمامه ، ويسمى هذا الشوط (شوط القوة) . والجدير بالذكر ، أن البخار يظل على صلة مع المرجل خلال الجزء الأول من شوط القوة . وبذلك يتم هذا الجزء خلال الجزء الأول من شوط القوة . وهو يتم عند ضغط ثابت . ثم يغلق صمام دخول البخار ، ويترك البخار يتمدد بشكر أدياباتيكي خلال الجزء الباقي من شوط القوة . وبعد أن ينتهي دور البخار في دفع المكبس ، يساق هذا البخار إلى المكثف ، حيث يبرد ، وبذلك يتكاثف ، ويتحول إلى ماء ، ويرسل هذا الماء إلى المرجل ثانية بواسطة مضخة خاصة ، ثم تتكرر الدورة .... وهكذا .

‏ويمكننا تمثيل دورة الآلة البخارية بدورة رانكين (Rankine Cycle) الموضحة في الشكل (1)

الشكل (1)

تبدأ الدورة بالماء في حالة السيولة ، حيث يكون ضغطه منخفضا ، ودرجة حرارته منخفضة ايضا النقطة (a) ثم يضغط بشكل أدياباتيكي ، حتى يصل إلى ضغط المرجل النقطة (b) ، ويسخن بعد ذلك والضغط ثابت ، حتى نقطة الغليان الخط (cd) ، ثم يحول الماء إلى بخار الخط (de) ، ثم يسخن تسخينا شديدا الخط (de) ثم يترك ليتمدد بشكل أدياباتيكي الخط (ef) ، ثم يبرد ، ويكثف على طول (fa)‌ ، وبذلك يصل إلى نقطة البداية .

وتصل فعالية دورة رانكين  قيمتها إلى حوالي % 32 ‏ وبالطبع ، تكون فعالية الآلة البخارية الفعلية اقل من هذه القيمة .

مواضيع ذات صلة

الديناميكا الحرارية الجزيئية

توزيع بولتزمان

العلاقات بين الخواص

القانون الثالث للديناميكا الحرارية

الطاقة الحرة

القانون الثاني للديناميكا الحرارية

القانون الأول للديناميكا الحرارية

Order and entropy

Irreversibility

The Clausius-Clapeyron equation

Internal energy

Entropy