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氣體與功

日期：2010年09月29　來源：沈陽機床（集團）　關鍵字：數控機床
    汽油機通過燃燒汽油而產生動力的原西是汽油的燃燒氣體急劇膨脹推動活塞運動而做功。數控機床各種氣體的膨脹都可以做琦并產生動力。
氣體的膨脹與功：
    燃燒氣體的膨脹可以產生如同爆炸一樣的壓力。如囝13.4(a)所示，在這種壓力的作用下，推動活塞運4+，就可以啦很多的功。數控機床壓力與體積之間的關系如圖13. 4(b)所示。
循環(huán)與功：
    氣體由燃料的燃燒獲得熱量，從而變?yōu)楦邷豃高鹺狀態(tài)。當氣體的體積膨脹時，就對外界物體做j.在氣體的體積膨脹之后，若將熱量傳遞到低溫物體使自己溫度降低，氣體就會恢復到原來狀態(tài)，重復這種過程，就可以連續(xù)做功。數控機床如圖13 5所示，這種狀態(tài)變化后再恢復原來狀態(tài)的反復過程稱為循環(huán)(cycle)。
    熱機中的熱量和功之間就存在這樣的關系�？偨Y卜述規(guī)律可以得到這樣的結論，即“在熱功轉換過程中，除r高溫熱源還必須有低溫熱源。熱量不可能完全轉變?yōu)楣�，必然有熱量的損失”。這就是熱力學第二定律（參見圖13 6）。
◆氣體的性質
氣體的體積、壓力和絕對溫度之間存在一定的關系，即“一定質量的氣體的  積y與Jf.)jP成反比，與絕對溫度丁成正比一。數控機床氣體的這種性質稱為玻意耳查斯定律，可用如下方程來表示：PVT一C(常量)完牟滿足t述方程的氣體叫做理想氣體。
    在標準狀卷下(溫度為�！�，壓力為1個大氣壓(1. 013×lO'N／m》，i(m。1)氣體的體積為22. 4×lO-ama (22.4 1)。對于im。I氣體，如果用R來表示七述方程中的常量，則R可計算如下：
    R—L0！3 X0 5×22 4×lO-a—8.31 J/(m.l
    ——23+0—一    ‘K)
  其中,K為絕對溫度單位（開），R稱為普適氣體常數。
    在標準狀態(tài)下，”(mol)氣體體積為i(m。1)氣體體積的”倍，所以，
    PV一nRT
    這個式子稱為氣體的狀態(tài)方程，可用于研究氣體的狀態(tài)。
    ◆卡諾循環(huán)
    法國物理學家骨諾根據氣體的性質，對等容變化、等壓變化和絕熱變化等進行了研究t提出了理想狀態(tài)下熱效率最高的理論熱機（也稱為卡諾熱機）．理論熱機的熱循環(huán)稱為卡諾循環(huán)，如圖13. 7FJf示。
    卡諾循環(huán)由等溫變化過程和絕熱變化過程組成，其中的等強變化是指所有的熱量都轉變?yōu)楣Φ牡葴厥軣崤蛎浐偷葴厣�熱壓縮等，而絕熱變化是指絕熱膨脹和絕熱壓縮等。數控機床熱機通過水斷地工作循環(huán)對外輸出有效功．用壓力(P)和容積cv) ae表示所做功的圖形稱為PV線圈。
    熱機的熱效率‘．’是指由高溫熱源向熱機供給的熱量Q轉變?yōu)橛行ЧΦ谋壤�。數控機床設熱機的熱效率為日，傳人低溫熱源的熱量為Q．則熱效率可用下式表7J：
  ，一畚=%魚一•魯
    若高溫熱源和低溫熱源的溫度分別為T1，T2 t則卡諾循環(huán)的熱效率町以用
下式表示：
    ”一畚一•Q=，魯
    由此叮見，在K諾循環(huán)中，高溫熱源與低溫熱源的溫度差越大，熱機的熱效率就越高，因此尋求高熱量的熱源成為提高熱機效率的研究課題。

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