المحركات الحرارية
* تعريفها :
هي آلة تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية ، مثل محرك السيارة .
* أشكال الطاقة :
1) الطاقة الميكانيكية : تمثل طاقتي الوضع والحركة للجسم .
2) الطاقة الكيميائية : وهي الطاقة المخزونة بين روابط ذرات المادة .
3) الطاقة الإشعاعية : وهي طاقة تحملها الأمواج الكهرومغناطيسية .
4) الطاقة النووية : وهي الطاقة المختزنة في نوى الذرات.
5) الطاقة الكهربائية : وهي الطاقة التي تحملها الشحنات المتحركة خلال دائرة كهربائية.
قانون حفظ الطاقة
ينص على أن :
" الطاقة لا تفنى ولا تستحدث ولكنها تتحول من شكل إلى آخر "
آلة الاحتراق الداخلي
* تعريفها :
هي محركات حرارية يتم فيها احتراق الوقود داخل حجرة احتراق خاصة.
* تستخدم العديد من المركبات والآلات ومنها السيارات والشاحنات والقوارب والطائرات وحتى مجز العشب آلة الاحتراق الداخلي .
تركيب وطريقة عمل آلة الاحتراق الداخلي
* التركيب :
1) الحجرة الأسطوانية : وتتكون من أربع حجرات .
2) الحجرة الأسطوانية تتركب من مكبس يتحرك إلى أعلى وأسفل .
( كلما زادت عدد أسطوانات المحرك زادت قدرته )
* طريقة عمله :
§ تُحقن الأسطوانة بخليط من الوقود والهواء .
§ يُشعل الخليط بواسطة شمعة الاحتراق .
§ يشتعل الوقود بشكل انفجاري فيدفع المكبس إلى أسفل.
§ تتحول الحركة الترددية للمكابس ( صعوداً وهبوطاً ) إلى حركة دورانية تُدير المحور الرئيسي للمحرك.
( انظر شكل 13 صفحة 159 )
* أشكال آلة الاحتراق :
هنالك أشكال عديدة لآلة الاحتراق ، منها :
§ محرك الديرل.
§ محرك مجز العشب .
دورة المحرك الرباعية الأشواط
1 ـ شوط الحقن :
§ يتحرك المكبس إلى أسفل داخل الأسطوانة .
§ يدخل الهواء عبر صمام الحقن .
§ يٌحقن الوقود على شكل رذاذ في الأسطوانة .
2 ـ شوط الضغط :
§ يتحرك المكبس إلى أعلى .
§ يضغط مخلوط الوقود والهواء .
3 ـ شوط الاشتعال :
§ تعطي شمعة الاشتعال شرارة عند قمة شوط الضغط فيشتعل المزيح.
§ تتمدد الغازات الحارة الناتجة عن الاشتعال ضاغطة المكبس إلى أسفل فيدور المحور الرئيسي .
4 ـ شوط العادم:
§ يفتح صمام العادم .
§ يتحرك المكبس إلى أعلى دافعاً الغازات الناتجة عن الاحتراق إلى خارج الأسطوانة.
الثلاجات
* فكره عملها :
تقوم بنقل الطاقة الحرارية إلى الخارج باستخدام سائل التبريد ( الفريون ) .
سائل التبريد : هو المادة التي تحمل الطاقة الحرارية من داخل الثلاجة إلى خارجها .
المراحل التي تقوم بها الثلاجة
1 ـ مرحلة امتصاص الحرارة الحرارية :
· يتحرك سائل التبريد خلال أنبوب نحو غرفة التجميد ( الفريزر ).
· يمر سائل التبريد خلال صمام تمدد خاص يعمل على :
§ خفض ضغط سائل التبريد .
§ تحويل هذا السائل إلى غاز .
§ خفض درجة حرارة سائل التبريد .
· يمر الغاز البارد بعد ذلك في أنابيب داخل الثلاجة .
· وبما أن غاز التبريد بارد جداً فإنه يمتص الطاقة الحرارية من داخل الثلاجة فيصبح أدفأ .
2 ـ مرحلة فقد الطاقة الحرارية :
· يمر غاز التبريد خلال المضخة الضاغطة التي تضغطه فيسخن نتيجة لذلك ، فتصبح درجة حرارته أعلى من درجة حرارة الغرفة .
· يتدفق الغاز خلال شبكة أنابيب تُسمى المكثف ، فيفقد طاقته الحرارية إلي الهواء المحيط ويتحول إلى سائل .
· يتم ضخه مرة أخرى إلى صمام التمدد لتعاد الدورة من جديد.
مكيفات الهواء
تعمل معظم المكيفات بنفس الطريقة التي تعمل بها الثلاجات ، مع اختلاف بسيط يمكن توضيحه في الخطوات التالية :
· يقوم سائل التبريد بامتصاص الحرارة من المنزل .
· يُضغط السائل في المضخة الضاغطة ليصبح أدفأ .
· يخرج الهواء الساخن إلى الخارج وذلك عن طريق أنابيب خاصة .
المضخات الحرارية
للمضخات الحرارية نوعان ، هما :
1) المضخة الحرارية للتبريد .
2) المضخة الحرارية للتدفئة .
وفكره عمل كل منهما نفس فكره عمل الثلاجة والمكيف .
وفيما يلي مقارنة بسيطة بين نوعي المضخات الحرارية :
المضخة الحرارية للتبريد
المضخة الحرارية للتدفئة
تٌستخدم في فصل الصيف
تٌستخدم في فصل الشتاء
تقوم بامتصاص الطاقة الحرارية من داخل المنزل ثم تقوم بنقلها إلى خارج المنزل لتفقد تلك الطاقة .
تقوم بامتصاص الطاقة الحرارية من خارج المنزل ثم نقلها إلى داخل المنزل لتفقد تلك الطاقة .