چرخه دیزل به چه معناست؟

چرخه دیزل یا سیکل دیزل(به انگلیسی: Diesel cycle) در علم ترمودینامیک چرخه ی ایده آل موتور های احتراق داخلی اشتعال تراکمی است.این چرخه ترمودینامیکی از یک فرایند هم‌حجم، یک فرایند هم‌فشار و دو فرایند هم‌آنتروپی ثابت تشکیل شده است.

نام این چرخه، از نام رودلف دیزل، مهندس آلمانی و مخترع موتور دیزل گرفته شده است.

۶۰۰px-DieselCycle_PV.svg

قانون صفرم ترمودینامیک(به انگلیسی: Zeroth law of thermodynamics) بیان می‌کند که اگر دو سیستم با سیستم سومی در حال تعادل گرمایی باشند، با یکدیگر در حال تعادلند.

قانون صفرم ترمودینامیک در زبان یونانی Thermos به معنای “گرما و حرارت” و Dynamic به معنای “تغییرات” می باشد و لغت Thermodynamic بیانگر شاخه ای از علم فیزیک می باشد که به بررسی رفتار خواص کلی سیستم ها مانند فشار، دما، انرژی داخلی، حجم، آنتروپی و … می پردازد. از جمله مسایل مورد علاقه این علم می توان به بررسی قوانین حاکم بر تبدیل انرژی گرمایی به کار اشاره کرد. قوانین اصلی حاکم بر این علم بسیار جالب بوده و مصادیق بسیاری در سایر علوم تجربی و نظری نیز دارند.

در ابتدا ۲ قانون نخست و دوم ترمودینامیک وضع شد و بعدها پی برده شد که باید به این قوانین قانون دیگری نیز افزوده شود و چون این قانون به نوعی پایه ای از دو قانون پیشین بود نام آن را قانون صفرم گذاشته اند.

قانون اول ترمودینامیک که به عنوان قانون بقای کار و انرژی نیز شناخته می‌شود، می‌گوید که حالت تعادل ماکروسکوپی یک سیستم با کمیتی به نام انرژی درونی (U) بیان می‌شود. انرژی درونی دارای خاصیتی است که برای یک سیستم منزوی (ایزوله) داریم:

U=مقدار ثابت
اگر به سیستم اجازهٔ برهم‌کنش با محیط داده شود، سیستم از حالت ماکروسکوپی اولیهٔ خود به حالت ماکروسکوپی دیگری منتقل می‌شود که تغییر انرژی درونی را برای این تحول (فرآیند) می‌توان به شکل زیر نشان داد:

Delta{U}=Q-W
که در این فرمول W، کار ماکروسکوپی انجام شده توسط سیستم در برابر نیروی خارجی و Q مقدار گرمای جذب شده توسط سیستم در طی این فرآیند است.

قانون دوم ترمودینامیک بیان می‌کند که در یک پروسهٔ طبیعی ترمودینامیکی جمع انتروپی سیستم‌های شرکت کننده در آن پروسه همواره افزایش می‌یابد. به بیان دیگر هیچ پروسهٔ ترمودینامیکی وجود ندارد که با افزایش انتروپی همراه نباشد. این افزایش آنتروپی برابر است با افزایش اتلاف انرژی. قانون اول ترمودینامیک تنها بیانی از تئوری کار و انرژی یا قانون بقای انرژی است. یک آونگ ساده یا یک آونگ ایده‌آل برای همیشه به نوسان ادامه می‌دهد. فیلمی از یک آونگ که به جلو و عقب نوسان می‌کند را در نظر بگیرید. اگر ما فیلم را برعکس نشان بدهیم، نخواهیم توانست آن را از حالت عادی تشخیص بدهیم.

اما برداری (نشانگری) برای زمان وجود دارد. دامنهٔ نوسان آونگ به تدریج کوجکتر می‌شود. اگر توپی را از ارتفاع خاصی رها کنید، در هر بار برخورد توپ با زمین، کمتر از دفعهٔ قبل بالا خواهد آمد. فیلمی از این توپ در دنیای واقعی، هنگام پخش برعکس، متفاوت دیده خواهدشد. قطعات یخ در داخل فنجان چای ذوب می‌شوند در حالی که چای سردتر می‌شود.

هیچ تناقضی با قانون اول ترمودینامیک نخواهد داشت اگر ما ببینیم که در داخل یک فنجان چای قطعات یخ تشکیل شده و چای گرمتر شود. این با قانون بقای انرژی سازگار است اما «ما هیچگاه چنین چیزی را نمی‌بینیم». قانون دوم ترمودینامیک توضیح می‌دهد که چرا چنین چیزی اتفاق نمی‌افتد.

قانون سوم ترمودینامیک می‌گوید هنگامی که انرژی یک سیستم به حداقل مقدار خود میل می‌کند، انتروپی سیستم به مقدار قابل چشم‌پوشی می‌رسد. یا بطور نمادین: هنگامی که Ulongrightarrow{U_{0}}، Slongrightarrow{0}

با استفاده از رابطهٔ بین انرژی درونی و دما، رابطهٔ بالا را می‌توان به صورت زیر نیز نوشت:

هنگامی که Tlongrightarrow{0}، Slongrightarrow{0}
اما در هنگام کاربرد این قانون باید توجه داشت که در این دما (Tlongrightarrow{0}) سیستم در حال تعادل است یا نه. زیرا با پایین آمدن دما، سرعت رسیدن به تعادل خیلی زیاد می‌شود.