thailandposttoday

เครื่องจักรความร้อน : M

เครื่องจักรความร้อน : M
« เมื่อ: ก.ย. 15, 2018, 04:07 AM »
ในสาขาวิศวกรรมศาสตร์แล้วก็อุณหวิชาพลศาสตร์, เครื่องจักรความร้อน (Heat Engine) เป็นเครื่องจักรที่ใช้เปลี่ยนแปลงพลังงานความร้อนไปสู่งานทางกลศาสตร์ โดยอาศัยไม่เหมือนกันทางอุณหภูมิของบ่อเกิดอุณหภูมิสูง (heat source) แล้วก็ต้นตออุณหภูมิต่ำ (heat sink). ความร้อนจะถูกระบายจากบ่อเกิดอุณหภูมิสูงไปต่ำ แล้วก็ความร้อนนิดหน่อยจะถูกแปรไปเป็นงานในกรรมวิธีการนี้. ในสมัยก่อน เครื่องจักรความร้อนได้รับความนิยมใช้ในงานต่างๆอย่างมาก เนื่องจากพลังงานความร้อน เป็นพลังงานที่สร้างได้ง่ายสุดๆ แล้วก็พวกเราสามารถควบคุมมันได้ง่ายเพราะความร้อนจะมุ่งหน้าจากแหล่งอุณหภูมิสูงไปยังแหล่งอุณหภูมิต่ำเสมอ (ดูก่อนยละเอียดเพิ่มอีกที่ กฎข้อลำดับที่สองของอุณหวิชาพลศาสตร์).ในสมัยเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรม มนุษย์เราได้ผลิดเครื่องจักรและก็เครื่องยนต์กลไกเพื่อใช้งานแทนสัตว์ ดังเช่นว่า ม้า (ดูได้จากการที่มีหน่วยพลังงานเป็น แรงม้า เพื่อใช้เปรียบเทียบกับม้านั่นเอง). เครื่องจักรละอองน้ำที่เป็นที่รู้จักในยุคนั้นตัวอย่างเช่น เครื่องจักรนิววัวเมน แล้วก็ เครื่องจักรวัตต์ ซึ่งบรรลุผลสำเร็จในอุตสาหกรรมมหาศาล. อย่างไรก็ดีในยุคนั้น ความรู้ความเข้าใจในแนวคิดของเครื่องจักรความร้อนมีน้อยมากและไม่สามารถชี้แจงคุณภาพของเครื่องจักรความร้อนได้ดิบได้ดี ได้แก่ พวกเราไม่รู้จักว่าอัตราส่วนพลังงานความร้อนที่พวกเรามอบให้เครื่องจักรนั้นถูกเปลี่ยนไปเป็นงานทางกลศาสตร์กี่เปอร์เซ็นต์.
     ในปี คริสต์ศักราช 1824 ซาดี การ์โนต์ วิศวกรชาวประเทศฝรั่งเศสได้เผยแพร่ผลงาน Reflections on the Motive Power of Fire 1 ซึ่งชี้ให้เห็นว่า เมื่อระบุบ่อเกิดอุณหภูมิสูงรวมทั้งต่ำคู่อะไรก็ตามแล้ว เครื่องจักรความร้อนการ์โนต์เป็นเครื่องจักรที่ให้งานทางกลศาสตร์เยอะที่สุดเท่าที่เป็นได้ (ถัดมาพวกเราทราบดีว่าเครื่องจักรแบบผันกลับได้ทุกประเภทมีคุณภาพสูงสุดเท่าเครื่องจักรการ์โนต์). งานของเครื่องจักรการ์โนต์ทำให้พวกเราตระหนักถึงขอบเขตที่เหมาะสมที่สุดของเครื่องจักรความร้อนเท่าที่พวกเราทำเป็น รวมทั้งยังเป็นจุดเริ่มแรกของการเรียนรู้แนวความคิดทางอุณหวิชาพลศาสตร์อย่างเป็นจริงเป็นจังอีกด้วย ซึ่งทำให้ถัดมาลอร์ด เคลวินรวมทั้งรูดอร์ฟ เคลาสิอุสศึกษาค้นพบกฎข้อลำดับที่สองของอุณหวิชาพลศาสตร์. นักฟิสิกส์ผู้คนจำนวนมากจัดว่าการ์โนต์เป็นเยี่ยมในผู้ค้นพบกฎข้อลำดับที่สองของอุณหวิชาพลศาสตร์
     แบบอย่างของเครื่องจักรความร้อนที่เจอได้ในตอนนี้มีเยอะแยะ เป็นต้นว่า เครื่องจักรละอองน้ำ (เป็นต้นว่า รถไฟสมัยโบราณ), เครื่องจักรน้ำมันดีเซล หรือ เครื่องยนต์กลไกแก๊สโซลีน ฯลฯ. ในเครื่องจักรกลของรถยนต์ สิ่งที่ปฏิบัติภารกิจเป็นแหล่งเกิดอุณหภูมิสูงจะอยู่ในตัวเครื่องยนต์กลไก ยกตัวอย่างเช่น การเผาไหม้จากน้ำมัน และก็สิ่งที่เสมอเหมือนเป็นบ่อเกิดอุณหภูมิต่ำก็คือสภาพแวดล้อมข้างนอกนั่นเอง. เครื่องจักรความร้อนอื่นๆที่โด่งดังทั้งยังในทางแนวความคิดและก็ปฏิบัติดังเช่นว่า เครื่องจักรออตโต วัฎจักรอีริกสัน เครื่องจักรสเติรริง และก็ตู้แช่เย็น (ซึ่งสร้างได้จากการนำขั้นตอนการของเครื่องจักรความร้อนมาย้อนกลับ) ฯลฯ
เครื่องจักรความร้อนแล้วก็กฎของอุณหวิชาพลศาสตร์