ТРИЗ-задание 38. Детандеры
Поршневые детандеры – машины периодического действия, в которых потенциальная энергия сжатого газа преобразуется во внешнюю работу при расширении отдельных порций газа, перемещающих поршень. Турбодетандеры – лопаточные машины непрерывного действия. Какие два изобретательских приёма позволяют перейти от поршневого детандера к идее турбодетандера?
ТРИЗ-задание 39. Детандер-генератор
Термодинамическая шкала температур. Термометры
Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. При изменении температуры изменяются различные свойства вещества. Поэтому для создания термометра необходимо выбрать какое-либо термометрическое тело и определенную величину, характеризующую свойства вещества (термометрическую величину), например, железный стержень и его длину. Необходимо также установить единицу температуры – градус и начало отчёта шкалы температур. Современная термометрия основана на шкале идеальногогаза, устанавливаемой с помощью газовоготермометра постоянногообъёма. Газовый термометр является эталонным первичным термометром, по которому градуируют все вторичные термометры. При изохорном процессе (V = const) по закону Шарля Температура тройной точки воды принята равной 273,16 К. Единица температуры (кельвин) определяется как 1/273,16 температуры тройной точки воды. Выбрав газ в качестве термометрического тела, а его давление в качестве термометрической величины, можно определять температуру по формулам Т = 273,16 р / ртр.т или Т = 273,15 р / р0, где ртр.т = 4,58 мм рт. ст – давление в тройной точке воды
Термин «термодинамическая температура» происходит от того, что можно совершенно независимо дать определение температуры из второго начала термодинамики и обратимого цикла Карно. В самом деле, если приравнять формулы, выражающие КПД цикла Карно через температуру и количество теплоты, то можно получить равенство: T2/T1 = Q2/Q1. Таким образом, для сравнения температур Т1 и Т2 двух тел необходимо осуществить цикл Карно, в котором одно тело (исследуемое) используется в качестве нагревателя, а второе (например, тающий лед) – в качестве холодильника. Термодинамической величиной будут являться количества теплоты Q1 и Q2. Согласно теоремам Карно химический состав рабочего тела не влияет на результаты сравнения температур, поэтому такая термодинамическая шкала не связана со свойствами какого-то определенного термометрического тела.
В жидкостных манометрических термометрах давление расширяющейся от нагревания жидкости измеряется манометром, шкала которого проградуирована в единицах температуры. Существуют укороченные термометры (для увеличения точности отсчета по шкале). Например, термометр со шкалой от +50 до +100 °С; а при более низких температурах жидкость заполняет расширение внизу капиллярной трубки. Существуют максимальные термометры (например, медицинские), показывающие максимальную температуру. При нагревании ртуть продавливается через сужение в капиллярной трубке, а обратно ртуть не может опуститься из-за несмачивания стекла. Термометры сопротивления. Термометрическое тело – металлическая проволока, термометрическая величина – электрическое сопротивление: R = R0 (1+at). Наиболее часто применяются платина (–200¼+1100 °С) и медь (–200¼+100 °С).
Биметаллический термометр представляет собой биметаллическую пластину, закрученную в спираль, один конец которой закреплен, а другой соединен со стрелкой (рис. 76). При температурах в тысячи градусов применяются неконтактные методы (так как нет таких тугоплавких термометров). Эти методы основаны на измерении испускаемого телом электромагнитного излучения. До 4000–6000 К используют пирометры, которые измеряют инфракрасное и видимое излучение (сплошной спектр). Свыше 6000 К излучение обусловлено процессами диссоциации и ионизации и используют спектроскопические методы (линейчатый спектр).
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|