Noi concepte de functionare a motoarelor

Rezumarea primului mesaj :

Aici vor fi prezentate mai multe metode (de constructie, de remodificare, de constructii a mai multor clase de motoare ce tin dupa o regula anumita) ce ajuta la perfectionarea capacitatilor (ridicare puterei motorului-reducerea (sau mentinerea la acelas norma cum era dinainte) cantitatii de substanta consumata; etc.) unui motor.

Volanta se foloseste si acum la arborele cotit.
Arborele este prevazut uneori prin turnare  chiar si cu contragreutati...
Dar Meteor vrea sa lucreze cu alte concepte....

Cadi, privitor la nemti si constructorii de motoare, multa lume cica au facut multe gafe.

Multe marci de Mercedesuri sedanuri care s-au facut prin '90, multi spun ca au fost facute prost.

La fel multi spun caci camuioanele Actrus, la fel sunt aiurea construite + cuosta cu ~ 30% sunt mai scumpe fata de celelalte camioane (DAV,Scania,etc.)

Deci e clar ca buna ziua vorba aia: " Nimeni nu e ideal"

In o oarecare parte ajutat de Mezei, am ajuns sa imi dau seama caci nu e prea bun desenul, insa un desen gresit facut, distruge totul.

Functia de dilatare (in cazul in care, dupa aprindere avem un gaz ideal), va fi:

Aceasta e o hiperbola de timpul:

Si cam rastoarna lururile.

Fie ca gasim aproximativ cine e constanta, fie aproximativ construim graficul. Apare insa intrebarea cum corect sa incepem a pune datele pe grafic, unde trebue aproximativ sa stea Pi, Pf, Vi, Va,Vf, etc.

La fel, cu ajutorul optimizarilor, se poate de gasit valorile care este cel mai rentabila forta  care pistonul sa duca, in cazul motorelor din ziua de azi (pistonul duce o forta constanta).

La fel si constructia rotilor zimtati (trunchii de con) trebue schimbata (aici generatoarea nu va mai fi o simpla dreapta).

Ipoteza ca graficul functiei ar fi o dreapta cu panta = -1 isi are ceva ceva dreptate.
Deoarece functia noastra in realitate e o hiperbola de forma y=constant/x, aceasta e simetrica fata de bisectoare, si daca luam un punct de pe grafic, si schimbam valorile y cu x, ducind dreapta prin aceste puncte obtinem o dreapta cu panta = -1.

Ce vreau sa zic, ca la prima vedere, hiperbola (sau functiile descrescatoare cancave), in cazul aplicarii conceptului presiunii exprima un randament mai mare ca in cazul unei drepte (cindva spuneam putin invers).
In asa caz vorba merge despre aceea caci calculele(daca sa fiu realist nu s-a facut cam deloc masurari si calcule) pina acum au fost putin gresite, daca vom merge me stil nou, vom vedea caci conceptul presiunii aduce un randament mai mare ca in cazul calculelor obtinute in stilul vechi.

Nu is total convins, mai revin peste o bucata de timp.
* De atitea greseli facute, mii lehamite sa mai scriu sau sa continui subiectul,  

Dai bataie !
Atata timp cat te corectezi si autocorectezi lucrurile avanseaza !

Nu stiu ce se face la fabricarea motoarelor, insa sfatul meu este:

Pentru cei ce construesc motoare la care pistonul duce o forta constanta (fara conceptul presiunii), pentru ca sa obtina un randament maxim, ei trebue sa gaseasca forata corespunzatoare (si deasemenea daca e nevoe apoi sa modifice volumul cilindrului).
Adesea, aceasta functie este descrescatoare convexa si deaceea s-ar putea in linii mari spune caci randamentul maxim se obtine atunci cind dreapta V=Vfinal (volumul maxim al cilindrului) se intersecteaza cu functia noastra, adica P(Vfinal).
Pina la urma asa propun sa construeasca cel mai bine centrat motor in cazul cind volumul cilindrului ramine acelasi si pistonul duce o forta constanta:
Lucrul mecanic efectuat=
- necunoscuta care trebue gasita, acesta este volumul cilindrului la care pentru o anumita forta constanta suportata de piston se obtine randament maxim.
- volumul maxim al cilindrului
- presiunea gazului care se elimina la evacuare.
- presiunia initiala care apare la detonare.
- volumul camerei de aprindere.
Functia e definita pe Vfinal, Vinitial cu valori in Pfinal, Pinitial.

* Pe forum vad ca sunt pareri care spun ca matematica e fleac, fizica traeste si se dezvolta foarte bine si fara matematica, ca un fizician doar se ingreuneaza cu matematica. Fizica fara matematica nu exista, asta asa e, cum nu ati vrea. Matematica intradevar ar fi aparut ca rezultat al studiului naturii. Cunoasterea foarte bine a matematicii (sau macar a sti ca iata exista asa instrumente), inseamna un mare avantaj. Spre exemplu conceptul presiunii initial a aparut ca observatie a unui mic fenomen din natura, INSA o cea mai mare parte dezvoltarea sa a aparut ca rezultat al analizei graficelor functiei.

Puteti intreba dar cum gasim acea functia de dilatare ?!
Fizica stie bine de gazele ideale, gazul Vander-Vals, si mai stiu eu ce pe acolo. Si aici avem probleme, caci se spune ca la temperaturi mari si mici, gazele incep a nu se supune legii.
Ce e de facut ?!
Matematica de azi are instrumente de rezolvata asa probleme.
Este necesar ca atunci cind se dilata gazul cit mai multe masurari sa facem: Care e valoarea presiunii la volumul x [temperatura se ia initial ca fiind o anumita constanta.. adica temperatura la detonare..]. Asa ceva nu e greu in zia de azi, presupun, odata cu era calculatoarelor.
Apoi se poate de gasit aproximativ care este functia de dilatare.

Mai departe derivam si gasim solutiile ecuatiei noastre formate mai sus:

Apoi gasim punctul critic maxim [eu cred ca in majoaritatea cazurilor el va fi Vfinal..]

Consider că mergând pe actuala linie a Fizicii (cu mişcarea rectilinie a moleculelor în gaze) s-a făcut cam tot ce se mai putea face în această direcţie. Ceea ce urmează este să se studieze cazul când moleculele se deplasează nu rectiliniu, ci pe elice circulare între două ciocniri consecutive. Acest caz este mult mai bogat în consecinţe şi cred că poate explica comportamentul gazelor la orice temperatură.

Acea mișcare rectilinie este adevărată numai pentru gaze ideale, fără interacții interne. Modelele avansate presupun însă existența atât a interacției dintre molecule cât și a structurii lor interne. Pe topicul meu am tratat teorema de virial în cazul gazului ideal, ca un suplement la discuție o să prezint însă și teorema pentru cazul interacțiilor centrale între molecule.

Desigur, tot la gaze perfecte (nu ideale) m-am referit şi eu. În altfel de gaze traiectoria moleculelor nu este tocmai o elice circulară.

Sper să nu deturnăm topicul lui meteor  , dar cred că pentru un gaz ideal nici măcar nu contează forma traiectoriei moleculelor. Singurul lucru necesar ca să obții legea empirică a gazului ideal este formula lui Boltzmann pentru energia cinetică medie a unui atom, care rezultă din teorema de echipartiție a energiei. Nu-mi amintesc acum dacă în demonstrația teoremei juca vreun rol traiectoria moleculei, dar tind să cred că nu.

Tocmai de aceea am menţionat că este vorba despre gazul perfect, nu ideal.

Ah, deci pentru tine ideal != perfect. Gazul ideal este cel pentru care ecuatia de stare are forma cunoscuta, iar gazul perfect ar fi un gaz in care, in absenta interactiilor, moleculele au traiectorii clasice elicoidale.

Daca forma traiectoriei nu joaca un rol in teorema echipartitiei energiei, inseamna ca ecuatia de stare a gazului perfect este aceeasi cu a gazului ideal, deci care e diferenta observabila dintre ele?

Poate ar fi bine sa incepem o discutie separata.

omuldinluna a scris:Acea mișcare rectilinie este adevărată numai pentru gaze ideale

omuldinluna a scris:cred că pentru un gaz ideal nici măcar nu contează forma traiectoriei moleculelor

Clarifică-ţi această contradicţie, după care reciteşte ce am scris.

Nu e o contradicție. Conform mecanicii newtoniene, dacă asupra particulelor nu acționează forțe, ele se deplasează pe traiectorii rectilinii. Acest lucru nu este însă direct observabil, tu ai acces experimental numai la parametrii de stare ai sistemului tău termodinamic, și mi-am amintit după că ecuația de stare este de fapt independentă de felul în care mișcă moleculele. Atâta timp cât intre ele nu există forțe, nu contează că traiectoriile sunt drepte sau elicoidale.

omuldinluna a scris:Nu e o contradicție. Conform mecanicii newtoniene, dacă asupra particulelor nu acționează forțe, ele se deplasează pe traiectorii rectilinii. Acest lucru nu este însă direct observabil, tu ai acces experimental numai la parametrii de stare ai sistemului tău termodinamic, și mi-am amintit după că ecuația de stare este de fapt independentă de felul în care mișcă moleculele. Atâta timp cât intre ele nu există forțe, nu contează că traiectoriile sunt drepte sau elicoidale.

Corect ,daca in minunata "mecanica elicoidala" se aplica legea conservari impulsului din fizica "oficiala" Daca nu se aplica aceasta lege ci orice alta "bazdaganie" trebuie sa  recalculezi expresia fortei medii pe unitatea de suprafata (presiunea) O alta forma a expresiei  presiunii in functie de viteza medie sau o dependenta si de alti factori (buzdugani,etc) va conduce la o alta forma algebrica a ecuatiei de stare.

Cu alte cuvinte nu poti sa sari direct la T.C.M "elicoidal" daca nu ai lamurite legile de conservare si nu ai o viziune clara a ce se intampla si ce se conserva in cazul ciocnirii a doua corpuri in aceasta asa zisa teorie.(in speta de fata ne intereseaza ciocnirea unei molecule cu peretii vasului)

Pentru cei ce vor sa scoata un randament mai mare, adica sa faca ca pistonul sa duca o forta variabila pe traseul sau (adica sa aplice conceptul presiunii), orentativ ar fi bine sa se uite pe aici.

Remarc, ca am vrut sa fac un desen CIT se poate mai aproape de adevar, sa calculez cit posibil mai precis, ca orentativ sa stim totus ce economii poate aduce asa concept, conparativ cu motoarele obisnuite (si cele "econome") din ziua de azi.
Aici m-am inglodat la teoria paducheraelor.
Considerind caci gazul nostru ar fi unul ideal, stim ca:

Nu stiu sa il aflu pe (trebue oare sa il gasim prin legea lui Avogadro ?! Adica volumul ala de gaz la aspiratie la anumita temperatura[considerindo normala] sa aflam in asa mod numarul de besici ?!)
Adica eu vreau ca sa construesc in sistemul cartezian functia , unde y este presiunea, iar x volumul, C-ul e ***** aia de constante.
Buba este ca ar da un numar maare de tot. Nis sa ilustrez sa vada ochiul meu in plan nu voi putea.
Mai departe, nu pre am date care e presiunea aproximativa initiala care apare in cilindri la motoarele obisnuita (cam 12- 15 atmosfere pentru cele cu benzina fara turbina ?!), temperatura este cam 1500 *C ?! Acum, presiunea atmosferica va fi considerata ca a 121-a a 15-a parte din cea initiala, iar in diagrama noastra volumul camerei de aprindere (volumul initial) va fi gasit ca fiind ?!
Presiunea inferioara (presiunea gazului obtinut dupa ce gazul ferbinete la temperatura initial de detonare el se dilata pina la presiunea atmosferica si apoi volumul ramine acelasi insa gazul se raceste pina la temperatura de afara [fie prin conventie ea va fi 20 *C]) ca sa o calculez si sa o pun aproximativ pe desen la fel mai trebue sa ma mai gindesc.



Semnificatia deci cam e clara, functia s-a luat ca fiind 32/x, adica constanta noastra ar fi 32.
Pi/ Pa~ 8, adica la detonare apare ~8 atmosfere, si respectiv celelalte valori care deriva din acestea mai importante.

Acum se pune intrebarea: daca as avea un punct mobil pe graficul functiei , functia definita in intervalul unde se va forma un dreptunghi cu aria maxima, dimensiunile dreptunghiului vor fi si

Pentru hiperbolele de forma definite pe (0, inf) cu valori in (0, inf), orice punct de pe grafic, coordonatele caruia formeaza un dreptuncghi, orice punct am lua, toate vor avea aceeasi arie si ea va fi C.
La noi conditiile putin sunt altele, si pentru cazul nostru concret, aria va fi maxima in punctul  

Conceptul presiunii mai aduce economii fata de neaplicarea conceptului cu o valoare de:
= ~

Daca consideram lucrul facut de piston in cazul cind duce o forta constanta, atunci cind e cel mai rentabil ce valoare a forte sa o duca si ce volum sa aiba cilindrul, ca fiind 100%, adica:
Fconstant = 28..........100%
Fvariabil=38.54...........x%

Aflam ceva nou, anume ca se mai pot aduce economii (Atentie: strict ma refer la cazul dat, strict la parametrii actuali particulari) de inca %  !!!
(Sper ca nu am luat-o prin aratura cu calculele)

1. Aceasta fara a mai lua in calcul caci nu am luat in considerare faptul caci daca lasam sa se extinda mai departe pistonul de la la (presiunea atmosferica), atunci mai chistigam lucru mecanic.
2. Plus, daca vom reduce volumul camerei de aprindere (Vi) la fel ne mai asteapta sa scoatem lucru mecanic.  3. Plus, daca aplicam invers la racire, la fel mai scoatem lucru mecanic .

Pina aici is fleacuri, vorba e una, experimentul e cutotul alta.
As vre totus macar calcule, CIT posibil mai aproape de adevar, mii interesant cite economii aproximativ se pot aduce daca am merge pe ideea cu forta variabila.

- - - - - - - - -- -- - - - -- - - --  - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Aproximativ, tot mai aproximativ povestea asa arata:
"
In desenul dat apar notatii noi (cu toate ca nu sunt chiar noi, deoarece am mai vorbit des pe aceasta tema):
Vcm- volumul obtinut la care se opreste pistonul cursa sa la comprimare, functia de comprimare in punctul Vcm tinde spe axa presiunii atmosferice (sau presiunea de afara) insa din cauza pierderilor (cel putin fortele de frecare) ea niciodata nu va ajunge, doar va tinde.
Vam- volumul obtinut atunci cind pistonul isi opreste cursa la dilatare, ca si in cazul de mai sus aceeasi poveste..
Ve- volumul extremal, volumul obtinut la dilatarea maxima, atunci cind nu ar fi absolut deloc frecari (e doar teoretic)

Portiunea hasurata cu rosu oblic bara pe de o parte + portiunea hasurata cu rosu oblic bara pe de alta parte (peste portiunea anterioara mentionata) reprezinta tot lucrul mecanic pe care eu mizez ca se poate scoate.
INSA motoristii din ziua de azi scot lucrul mecanic doar din portiunea hasurata cu galben cu linii paralele axei y.
Este diferenta ?!

Portiunile hasurata cu alb reprezinta sectoarele de pe care sunt pierderi, sau se mai poate extrage lucru mecanic.

Functia de comprimare se obtine usor.
In cazul gazului neideal aplicam principiul propus de mine (obtinind functia foarte aproximativa), in cazul gazului ideal, din formula:
observam caci doar T variaza, si atentie se observa ca daca am lucra cu gradele Celsius o dam in bara, daca insa vom lucra cu Kelvin totul este ok.
Deci in cazul cind T capata valori mai mici, ca in cazul functiei de dilatare, la fel vom avea o hiperbola la care insa constanta va fi mai mica ca in cazul functiei de dilatare, deaceea si functia de comprimare este mai  convexa, mai apropiata de axele OX si Oy.
Intradevar daca punem creonul pe hirtie, si aproximativ ne imaginam cum ar decurge lucrurile, ideea se potriveste.
Functia de comprimare este functia (pe desen e o curba) defita pe Vcm, Vam.

Inca o mica observatie:
Se stie deja caci cu cit constanta functiei  noastre va fi mai mare cu atit vom avea un lucru mecanic mai mult.
Din vechea  formula observam caci unicul element jucaus poate fi doar niu si T, adica cantitatea de substanta si temperatura, adica:
Cu cit mai mult gaz, fie la presiune ridicata, vom da la aspiratie, si cu cit el va fi initial mai fierbinte, cu atit vom obtine mai mult lucru mecanic.
Aceasta se adivereste in primul rind caci supracomprimarea se restitue cind avem evacuarea, in al doilea rind iaras privind graficul functiei vom intelege caci se reduce sectorul pe care e indicat pierderi din desenul nostru, asa ceva se pare ca in ziua de azi i se mai spun motoare turbo.
Insa termodinamica e capricioasa si strimba, acestea spuse sunt la figurat, lumea cum spune caci formula gazului ideal se comporta diferit la temperaturi diferite, etc. In mare parte suprasaturatia cu gaze la aspiratie da rezultate pozitive , cred ,  in primul rind deoarece gazele ar arde mai bine (mai complet).

,,Tocmai de aceea am menţionat că este vorba despre gazul perfect, nu ideal.,,
Gazul perfect nu exista in realitate,este doar o ipoteza si are darul de a usura intelegerea comportamentului gazelor reale si de a simplifica relatiile de calcul.Acest gaz e lipsit de substanta (nu are covolum).Racit pana la 0 K,dispare.
Gazele ideale sunt gaze reale care pe un anumit palier au un comportament apropiat de gazul perfect.
La gazul perfect caldurile specifice sunt constante.La gazele ideale caldurile specifice variaza usor cu temperatura.
Pentru lucrul cu gaze reale,ecuatiilor gazului perfect li se aduce corectii...,alta poveste.

Pentru cresterea mai departe a performantilor, la fel caut ce sa facem ca dupa aprinderea gazului sa obtinem un lucru mecanic mai mare.

Ideea e veche si nimic nou- suprasaturarea (motoare turbo), si cum cica lumea -supraincalzirea.
Trebue deci studiat cei acela fenomenul de ardere a gazului, ce se intimpla la nivel atomar (adica studiul basicilor, electroni, protoni, etc.).

O alta aruncatura de idee, este caci multe lichide atunci cind trec in gaze, dau un lucru mai mare ca gazele care se dilata (au o functie de dilatare interesanta la trecerea linga punctul de ferbere). Aceasta banui ca ar avea aplicatii in cazul lucrului cu motoarele de tip Stirling.
Adica asa arata ipoteza:
Daca depun o cantitate de caldura la un lichid care are temperatura initial aproape de punctul de fierbere, voi obtine un lucru mecanic mai mare ca in cazul daca voi depune aceeasi cantitate de caldula la un gaz.

La fel e interesant cu inghetarea apei, aici e interesanta functia de comprimare, si banui (posibil sa gresesc) ca un rol interesant joaca gravitatia.
Adica, daca eu am o anumita cantitate de raceala,  , si o depun unui volum de apa care se afla in un chimp gravitational cu o intensitate mai mica ca in cazul acelueasi volum de apa pus in un chimp gravitational cu o intensitate mai mare, atunci la inghetul apei voi capata un lucru mecanic mai mic fata de cazul anterior.

La fel ca teme de cercetare e interesant de studiat starile de agregare ale apei, un prof' de al meu zicea la lectii ca unii invatati considera ca apa are 7 stari de agregare: lichida, lapovita, bruma, etc. nus' din ce cauza, din cite tin minte ei se bazau ca structura moleculara(sau reteua cristalina?!) in cele 7 cazuri e diferita.

Meteor,te felicit pt. graficul trasat.Poti calcula randamentul pentru un motor ce ar functiona dupa aceat grafic intre Pi si Pf.Fa-o pt.toate tipurile de gaze (mono,bi si poliatomice).Daca vei avea aceasta curiozitate,vei avea si o surpriza placuta.

Graficul reprezinta un ciclu termodinamic Super-Carnot.Comparativ,intre temperaturile de 400 si 300 K,pentru Carnot avem 25% eficienta si pentru Super-Carnot,peste 30%.

Ai reverificat cele spuse, mai verifica.

Daca poti fa cel mai bine experiment, ca vorba(teoria) e una, practia (experimentul) e alta.
Eu ma gindeam ceva cu seringa (spre exemplu, insa ar fi mai bine ceva care sa aiba raportul dintre inaltimea si raza cilindrului mai mare, la inceput chiar sa lucrez simplu cu aer, presiunea sa o determin la capat pistonului prin cintar [chilogram- forta..])

La grafice ma inglodez la gasirea lui Pi sau Pf (Pa), caci stiind unul din ele, se determina celelalte.
Aici se pare ca trebue lucrat cu pascali nu atmosferele.
In orice caz, pentru verificare f(Vi) sau fVPf) trebue sa fie egal cu Pi sau Pf.
sau stiind Pi sau Pf inlocuind in ecuatie se va afla restul.

Ce ar insemna eficienta aceea ?! Surplus de energie ?! S-au te-ai refet la eficienta  f a t a   d e   Ciclul Carnot?!

Nu prea cred in asa ceva (surplus de energie, nu poate fi ca avem si perderi multe), dar de o fi trebue sa ii gasim explicatia, ca intelegi doar si tu ca din pod asa gratis energie(sau alceva) nu poate veni.

---------------------------
Privitor la teme de cercetare.

In ultimul timp mi se pare ca a incepus sa apara putine confuzii, sau eu ceva nu pricep.
Vorba s-a inceput ca sa gasim anumite gaze, care sa dea mai mult lucru, sau ca nu stiu cum, miscarea moleculelor sa fie alta.

In primul rind nu trebue de uitat caci cind avem combustibilul in fata, si avem aer mult , in asa cazuri nu avem de ales, lucram cu ele. Da se poate probabil mai bine de ales anumite gaze ca intre ele sa arda , etc.

Pina la urma in general una vreau sa spun, sunt 2 cazuri:
- Cind noi nu alegem gazul, gazul ar aparea ca rezultat al arderii.
- Cind "ciclul" nostru e inchis, gazul fiind folosit ca agent de lucru (ca motorul de tip Strirling) [nu ca "combustibil"].

Asa deci, trebue de precizat care e situatia.

Privitor la gaze ca agent de lucru, cautam unul care in domeniul sau de definitie a functiei de dilatare sa dea lucrul maxim.
Per inceput ar fi interesant zic eu sa se incepa cu gazele care au cei mai putini electroni completi pe ultimul strat electronic, si cazul opus ca exemplu gazele inerte.
Poate ceva neregula va aparea in una din cazuri.
De mai verificat ceea ce a zis george cu mono, bi si poliatomice.

Procesul de inghetare a apei, la doar o diferenta de temperatura de vreo 20 C (de la 0C la -20 C) cind are loc formarea ghetii, vasul in care sta apa nu rezista.
Au patit-o muti, si eu, ca aveam un mama de cazan caci trebuea sa strici ciocanul ca sa strici cazanul, aici insa un ger a dat si bang nu mai e sanatos cazanul.
Ideea e ca aici se face distanta mica insa cu o forta foarte foarte mare (mai precis cit oare ?!). La asa diferente mici de temperatura, asa lucru putine substante cred ca le fac.
La fel si in cazurile cind substanta incepe a trece din o stare in alta (lichida [apa] in vapori)

,,Ce ar insemna eficienta aceea ?!,, Randament.
Subliniez faptul ca ciclul Carnot nu e ciclul cu cel mai mare randament posibil.

george a scris:,,Ce ar insemna eficienta aceea ?!,, Randament.
Subliniez faptul ca ciclul Carnot nu e ciclul cu cel mai mare randament posibil.

Ne-ai spus de cateva ori treaba aceasta ! Care este dupa opinia ta ciclul cu cel mai mare randament
si cum dovedesti acest lucru ? (In particular cu aplicatie la cresterea randamentului motoarelor cu
ardere interna MAI)

Cum am mai spus de repetate ori, cine va medita mai mult la matematica, in special la studiul functiilor (deoarece acestea usureaza enorm de mult viata stiintifica), aceluia ii va fi foarte usor in fizica.

Haz de necaz cu "greutatile" de a pune pe grafic valorile concrete a datelor.
-------------------
-Fie avem un gaz ideal.
-Fie cunoastem volumul initial (volumul camerei de aprindere)
-Fie stim presiunea initiala.
-Fie stim presiunea finala (sau presiunea de afara, mai corect spus)
-Sa determinam care va fi volumul final (atunci cind presiunea va ajunge aproape [pentru usurinta noi vom lua ca fiind chiar, in realitate stiti ca e gresit asa ceva] egala cu presiunea atmosferica) si lucrul efectuat de piston la dilatare, in cazul cind el suporta forta variabila.
[se poate si altfel, in alte conditii cind am fi cunoscut doat temperatura initiala, cantitatea de substanta initiala, etc. depinde de caz]

Din ecuatia gazului: vom avea:


Functia noastra cautata deci va fi:

Iar volumul final va fi:


* In cazul in care, fie aproximativ, fie exact se determina functia de dilatare, a altor gaze decit cel ideal (cel simplu si copilaresc), sau la temperaturi anumite la care ecuatia gazului ideal e scheoapa, atunci presupun ca si aici se poate de determinat volumul final, prin gasirea unei "necunoscute" din ecuatia P(V) [sau y(x)], spun "necunoscute" caci nu stiu cum ar arata o ecuatie de a vreunui alt gaz afara de cel ideal, banui ca si acolo trebue sa fie niste coeficienti care trebuesc de determinat in cazul anumiti parametri (Presiunea initiala, volumul initial, etc.), ecuatia aceasta avind insa o anumita structura.
Si aici matematica vine in ajutor, in ziua de azi aproximativ s-ar putea de determinat coeficientii cei cautati, daca ii vom gasi cu o precizie de una doua zecimale e deajuns, la ce ne-ar trebui batai mari de cap pentru aproximatii riguroase.

Daca sa luam acum mult asteptatul exemplu cit mai posibil de adevar, adica ce ar fi daca am vedea diferenta dintre o masina obisnuita din ziua de azi, cu un nou motor care aplica conceptul dat.
Eu am luat intuitiv asa parametri initiali:
(vreo 10 atm)

(un cilindru cu raza de 4 cm si inaltimea de 4 cm)
Am gasit functia:
si  

Ia atentie acum ce se primeste daca am construi graficul functiei si am pune toate datele !
Pina acum in toate machetele de grafice noi lucram cu parametrii initiali linga
Acum a aparut o mare discrepanta, noi suntem pe ramura de sus, foarte foare ridicati.
Imaginativ asa ar fi (cu toate ca inca e foarte departe de adevar):
 http://i056.radikal.ru/1309/90/5e0f1ec69821.jpg
Adica noi am sta undevea sus, pe o functie care foarte mult aproximeaza pe Oy.

Daca era sa fie invers, cind functia pe domeniul de definitie cu parametrii cutare aproxima pe Ox, atunci in zadar mai stateam aici, deoarece chistigurile in cazul pistonului cu forta variabila fata de cel cu forta constanta ar fi nesimnificativ de mica, aici e absolut invers, avem ceva de scos.

Daca va mai uitati atent la grafic, veti vedea cel mai important:
Daca am avea presiunea de afara cam de chideva ori mai mica ca cea atmosferica (sau ca in exemplul concret de mai sus dat) , atunci corespunzator vom avea un lucru mecanic scos pina la vreo tot atitea ori !
Daca spre exemplu motorul nostru va functiona pe Luna, atunci randamentul va fi mult mai mare ca acelasi motor care lucreaza pe Pamint.
Se mai poate si inca ceva, daca temperatura de afara sa scada enorm de mult (la fel ca in exemplu pe Luna), daca am raci gazul pina la vreo -200C, vom scoate inca mai mult lucru mecanic.

[ar fi bine ca motoristii sa nu ma creada pe cuvint, caci foarte posibil sa fi scapat multe greseli]

Cine ar dori cu mijloace (cam primitive) , ma rog dupa putinte, sa incerce a face verificari (experimentul) [cea mai importanta etapa], propun asa metoda:
- Sa avem un cilindru cu raportul Raza baze/ inaltimea cit posibil mai mare [adica sa avem rezerva]
- Desigur piston si de dorit la capat sa aiba un cirlig ca sa putem agata un chintar.
- De dorit desigur ca cilindrul sa fie din metal, rezistent la diferite temperaturi.
1. Introducem (injectam) gazul dorit, la capat fiind o cleampa ce nu permite miscarea.
2.  Incalzim sau racim cilindrul fie cu spirale electrice fie ca la frigider , incet nu ne grabim, deoarece ca gazul sa capete temperatura dorita si sa se mentina pe parcursul experimentului, totul nu partial.
3. Punem un chintar (de dorit chit posibil mai precis, ceva electronic) si deschizind cleampa sa masuram presiunea initiala (insa sa nu lasam sa plece pistonul).
Apoi "regulam" chintarul, ca pistonul sa se mai miste putin, iar masuram chilogram- forta, iar lasam o distanta mica si iar facem masurare, etc. pina cind se opreste singur definitiv.
4. Oprim caldura , punem o cleampa, si lasam pe un timp sa se raceasca complet [aceasta deja se referain cazul celei de a doua faze]
(daca dorim sa largim cercetarile, sa le facem si in cazurile cind temperatura de afara e mai joasa si in cazuri cind presiunea de afara e mai joasa ca cea atmosferica)
5. La fel ca la dilatare, masuram la ce volum ce presiune are gazul [temperatura fiind  acea de afara]

Acum ne ramine sa determinam functia de dilatare (aproximativ).
[Aceste functii trebue puse in rama si pastrate, la ce temperaturi, ce gaze, etc. Deoarece analiza diversificata a functiilor ceva rezultate se vor ivi]
Apoi calculam lucrul maxim in cazul pistonului cu forta constanta.
Apoi calculam lucrul mecanic in cazul pistonului cu forta variabila.
Facem comparatiile cu cite procente mai mult da motorul cu forta variabila.
Calculam randamentul (aici banui ca trebue precizat ce cantitate de substanta carburanta se introduce).

Cine vrea sa experimenteze e bine de facut cu o multime de gaze (inerte, neinerte (gaze cu proprietati diametral opuse celor inerte), ideale/neideal, perfecte/neperfecte, etc mono, bi, poliatomice, la temperaturi cit mai ridicate si scazute, la presiunea de afara scazuta, ridicata)
cel mai bine cred ca e sa se studieze motoarele cu hidrogen, aer+ benzina , aer+ motorina, care sunt in prezent si care se banue ca vor fi in viitor, adica sa pregatim terenul.

Presiunea negativa cu ajutorul observatiei lui Mezei, m-a luminat ca nu exista (in afara de sensurile relativiste). La inceput inca stateam in ceata, ca nu credeam.
Babeste cred ca se poate explicat, si explicatia vine din definitia pressiunii:

Se vede bine caci nici numitorul nici numaratorul nu pot fi negative => presiunea nu poate fi negativa.
Din cauza ca nu e permis ca aria sa fie = 0 => caci nu poate exista presiune "infinita"
INSA, oricit (ei.., cine stie, poate ca se vor gasi si aici limite anumite, adica ma gindesc la asa ipoteza ca presiune absoluta) de mica ea poate fi.
Presiune foarte foarte joasa afara si  gazul racit pina la temperatura absoluta (e misterios  daca sa ne staruim sa il racim cit mai aproape de absoluta) vom scoate un lucru enorm de mult.

Ideea ca sa aplicam anumite gaze , fiind ca agent de lucru, speciale care sa dea lucrul maxim (desigur la anumite conditii..) nu e clar pina la urma ce cui i se atribue prajitura.
Daca nu ma gresesc primul Abel a ridicat intrebarea cutare, insa el era cutotul pe alaturi (cu fizica lui elicoidala... ).
Apoi ceva (bine spus, dupa parerea mea) Mezei a spus cindva din care cauza cele biatomice (poliatomice) ar da un randament mai mic ca monoatomicele.
In final(nu stiu precis, poate si de la inceput ar fi spus insa eu nu am fost atent) george mai riguros pune la punct intrebarea cutare venind cu multe experimente si calcule, insa cred ca nu e deajuns, deoarece la anumite temperaturi si presiuni pot aparea si minuni.

Asta e o gisca, care se poate rezolva prin multe masurari, si ghisa asta nu e strasnica.

Alta gisca mai grasa sta in fata noastra sa o rezolvam.
Daca rezolvam bine problema data, omul din ziua de azi are mari sanse sa puna larg in aplicare acest frumos motor.
Ca sa construim motorul si sa lucreze excelent, un randament nemaipomenit si cam greu de crezut daca mai poate fi cu unul mai ridicat, o varianta de constructie ar fi aproximativa, exemplul dar cu cilindrul cela si cu trunchii de con..
Problema cea mai mare in momentul dat in acet proect Manhattan ( ) este ca nu stim cum sa racesc/ incalzesc chit posibil mai rapid gazul.

Schimbul de caldura are loc in timp atit la dilatare, chit si la comprimare.
Chind dilatarea/ comprimarea are loc in vreo secunda, aceasta da o eroare mica la calculele noastre (la grafice).
In o secunda insa nu putem raci gazul, si apar probleme, caci moturul ar fi foarte incet.

Am mai spus caci cel mai corect grafic ar fi cel P(V,T) si mai corect ar fi P(V,T,t) unde t deja e timpul.
Ca nu avem ochi inca sa vedem grafice cu 4 dimensiuni, vom lucra cu 3 si cu o proectie a celei de a 4-a, cam foarte greoi va fi.

O aruncatura de idee ca sa marim turatia motorului si sa racim mai "rapid" gazul , vom face asa
Ex: Avem un motor cu 30 cilindri, timpul de dilatarea= timpul de comprimare= 1 secunda.
Se dilata cilindrul nr.1 (timp de o secunda), cum ajunge in PMS, indata incepe sa se miste pistonul la cilindrul nr.2, apoi nr.3, ..., etc. in total 30 secunde.
[admitem ca noua ne e deajuns acest timp, si am fi facut pina aici calculele de rigoare].
In timpul de 30 secunde s-a racit cilindrul nr. 1, acum el (gazul) se comprima la fel ea 1 secunda, cilindrul nr. 2 s-a racit si el in timpul de 29+1 secunde si acum se comprima, etc.
Si aici apar probleme, noi pasind tot inainte insa, apar probleme deoarece am trebui sa decuplam rind pe rind cilindrii, ceea ce nu pare ok.

meteor a scris:
Alta gisca mai grasa sta in fata noastra sa o rezolvam.

Problema cea mai mare in momentul dat in acet proect Manhattan ( ) este ca nu stim cum sa racesc chit posibil mai rapid gazul.

Schimbul de caldura are loc in timp atit la dilatare, chit si la comprimare.
Chind dilatarea/ comprimarea are loc in vreo secunda, aceasta da o eroare mica la calculele noastre (la grafice).
In o secunda insa nu putem raci gazul, si apar probleme, caci moturul ar fi foarte incet.

Am mai spus caci cel mai corect grafic ar fi cel P(V,T) si mai corect ar fi P(V,T,t) unde t deja e timpul.
Ca nu avem ochi inca sa vedem grafice cu 4 dimensiuni, vom lucra cu 3 si cu o proectie a celei de a 4-a, cam foarte greoi va fi.

O aruncatura de idee ca sa marim turatia motorului si sa racim mai "rapid" gazul , vom face asa
Ex: Avem un motor cu 30 cilindri, timpul de dilatarea= timpul de comprimare= 1 secunda.
 Se dilata cilindrul nr.1 (timp de o secunda), cum ajunge in PMS, indata incepe sa se miste pistonul la cilindrul nr.2, apoi nr.3, ..., etc. in total 30 secunde.
[admitem ca noua ne e deajuns acest timp, si am fi facut pina aici calculele de rigoare].
In timpul de 30 secunde s-a racit cilindrul nr. 1, acum el (gazul) se comprima la fel ea 1 secunda, cilindrul nr. 2 s-a racit si el in timpul de 29+1 secunde si acum se comprima, etc.
Si aici apar probleme, noi pasind tot inainte insa, apar probleme deoarece am trebui sa decuplam rind pe rind cilindrii, ceea ce nu pare ok.

De ce nu folosesti pentru racire hidrogenul lichid ca si la navetele NASA ?

E buna ideea, insa cred ca este foarte foarte scumpa.

Ca sa obtinem hidrogenul lichid, presupun sa se investeste foarte foarte mult.
Dar.. daca se ghindimnu stiu, s-ar putea sa fie o idee si mai interesanta:

Daca calculam energia care se investeste la obtinerea hidrogenului- arderea hidrogenului + racirea tot a sa insa din o parte lasata anterior de hidrogenul lichid, daca diferenta e pozitiva, am avea "perpetuum mobile".

Mai cerceteaza si tu, spre exemplu nus' pe unde am auzit demult ca heliul ar fi ceva ceva al viitorului, concret ce si cum idee nu am.

Care e treaba cu gheata (apa), cum crezi ?!

meteor,zici ca vrei racire brusca,adica o implozie.Ce zici de un motor in care detonezi gaz de apa (HHO).Dupa detenta introduci apa in cilindru si...,gata.

Stai ca nu te inteleg.

Eu am un anumit gaz fiind ca agent de lucru, sau gaz ca combustibil (carburant) [in acelasi timp fiind si agent de lucru, cu o singura diferenta caci pistonul cind ajunge in PMJ , gazul se evacueaza].
Acesta initial se incalzeste (fie din exterior, fie de la sine) pina la un anumit volum..(dependent de presiunea de afara si fortele de frecare..) apoi se pune o cleampa si pistonul devine mortal nemiscat.
Noi lucram aici cu un anumit interval de temperatura.
Acum noi dorim sa racim gazul cutare din cilindru, cel putin pina la temperatura de afara in un timp chit posibil mai scurt dar si ieften.

Daca am inteles corect, tu propui asa:
Sa lucram cu un fluid ca agent de lucru el fiind apa.
Intervalul de temperatura sa fie in jurul punctului de fierbere a apei.
Nu pricep pina la urma de ce sa mai introduci apa dupa expansiune, iai in consideratie caci daca dupa expansiune mai pui apa, pistonul nu mai revine pina la volumul minim, deci si nu vom avea acele economii promise.

Ideea cu lucrul cu agente de lucru, in dependenta de conditiile in care suntem, eu am propus mai demult.
In cazul a asa sisteme inchise, trebue gasite lichide care sa aiba 2 proprietati importante:
- Sa fie volatile la temperatura dorita.
- La racire( de dorit ca lichidul sa mai aiba proprietatea ca racirea sa fie in un interval foarte scurt) sa se condenseze si sa devina lichidul ca la inceput.

Spre exemplu, benzina nu are asa proprietati.

Daca avem un amestec de gaze compus din doi moli hidrogen si un mol oxigen obtinem un gaz detonant care prin ardere produce caldura si apa.Introducem acest amestec sub presiune in capul pistonului si amorsam explozia.Cand pistonul ajunge la PMI,pulverizam apa in capul pistonului.Vei avea implozie,exact ce-ti doresti.