ఉష్ణ యంత్రం

ఉష్ణ యంత్రం అంటే ఉష్ణాన్ని లేదా వేడిని యాంత్రిక శక్తిగా మార్చే యంత్రం. యాంత్రిక శక్తితో వివిధరకాలైన పని చేయించవచ్చు.^[1]^[2] ఏదైనా పదార్థాన్ని అధిక ఉష్ణోగ్రత నుంచి తక్కువ ఉష్ణోగ్రతకు తీసుకు రావడం ద్వారా ఉష్ణయంత్రం పని చేస్తుంది. ఇందులో ఉష్ణం ఉష్ణజనకం నుంచి ఉత్పన్నమై వర్కింగ్ బాడీ ద్వారా సింక్ లోకి వెళుతుంది. ఈ పద్ధతిలో కొంత ఉష్ణం, యంత్రం లోపల ఉన్న వాయువు లేదా ద్రవం లక్షణాలను బట్టి పని రూపంలోకి మారుతుంది. ఉష్ణయంత్రాలు మిగతా యంత్రాలకంటే భిన్నమైనవి ఎందుకంటే వీటి సామర్థ్యం కార్నాట్ సిద్ధాంతానికి లోబడి ఉంటుంది.^[3]

ఉష్ణయంత్రాలు ప్రాచీన కాలం నుండి తెలిసినవే, కానీ 18 వ శతాబ్దంలో పారిశ్రామిక విప్లవం నుంచి మాత్రమే ఉపయోగకరమైన పరికరాలుగా తయారు చేయబడ్డాయి. అవి నేటికీ అభివృద్ధి చెందుతూనే ఉన్నాయి.

నిత్యజీవిత ఉదాహరణలు

థర్మల్ పవర్ స్టేషన్, అంతర్గత దహన యంత్రం (Internal combustion engine - ICE), రిఫ్రిజిరేటర్లు, హీట్ పంపులు మొదలైనవి నిత్యజీవితంలో కనిపించే ఉష్ణయంత్రాలకు ఉదాహరణలు. సాధారణంగా ఉష్ణయంత్రాలు వాయు నియమాలననుసరించి సంకోచం, వ్యాకోచం చెందే వాయువు ధర్మాలను; వాయు, ద్రవ స్థితుల్లోకి జరిగే మార్పులను ఆధారంగా చేసుకుని పనిచేస్తాయి.

మూలాలు

↑ Fundamentals of Classical Thermodynamics, 3rd ed. p. 159, (1985) by G. J. Van Wylen and R. E. Sonntag: "A heat engine may be defined as a device that operates in a thermodynamic cycle and does a certain amount of net positive work as a result of heat transfer from a high-temperature body and to a low-temperature body. Often the term heat engine is used in a broader sense to include all devices that produce work, either through heat transfer or combustion, even though the device does not operate in a thermodynamic cycle. The internal-combustion engine and the gas turbine are examples of such devices, and calling these heat engines is an acceptable use of the term."
↑ Mechanical efficiency of heat engines, p. 1 (2007) by James R. Senf: "Heat engines are made to provide mechanical energy from thermal energy."
↑ Thermal physics: entropy and free energies, by Joon Chang Lee (2002), Appendix A, p. 183: "A heat engine absorbs energy from a heat source and then converts it into work for us.... When the engine absorbs heat energy, the absorbed heat energy comes with entropy." (heat energy $\Delta Q=T\Delta S$ ), "When the engine performs work, on the other hand, no entropy leaves the engine. This is problematic. We would like the engine to repeat the process again and again to provide us with a steady work source. ... to do so, the working substance inside the engine must return to its initial thermodynamic condition after a cycle, which requires to remove the remaining entropy. The engine can do this only in one way. It must let part of the absorbed heat energy leave without converting it into work. Therefore the engine cannot convert all of the input energy into work!"

[1] Fundamentals of Classical Thermodynamics, 3rd ed. p. 159, (1985) by G. J. Van Wylen and R. E. Sonntag: "A heat engine may be defined as a device that operates in a thermodynamic cycle and does a certain amount of net positive work as a result of heat transfer from a high-temperature body and to a low-temperature body. Often the term heat engine is used in a broader sense to include all devices that produce work, either through heat transfer or combustion, even though the device does not operate in a thermodynamic cycle. The internal-combustion engine and the gas turbine are examples of such devices, and calling these heat engines is an acceptable use of the term."

[2] Mechanical efficiency of heat engines, p. 1 (2007) by James R. Senf: "Heat engines are made to provide mechanical energy from thermal energy."

[3] Thermal physics: entropy and free energies, by Joon Chang Lee (2002), Appendix A, p. 183: "A heat engine absorbs energy from a heat source and then converts it into work for us.... When the engine absorbs heat energy, the absorbed heat energy comes with entropy." (heat energy $\Delta Q=T\Delta S$ ), "When the engine performs work, on the other hand, no entropy leaves the engine. This is problematic. We would like the engine to repeat the process again and again to provide us with a steady work source. ... to do so, the working substance inside the engine must return to its initial thermodynamic condition after a cycle, which requires to remove the remaining entropy. The engine can do this only in one way. It must let part of the absorbed heat energy leave without converting it into work. Therefore the engine cannot convert all of the input energy into work!"

[1]

[2]

[3]