5672969419

•    zwiększać objętość V w procesie nazwanym ekspansją (często potocznie nazywanym rozprężaniem); wówczas gaz oddaje pracę do otoczenia,

•    nie zmieniać objętości V (wówczas cylinder staje się zbiornikiem); wówczas gaz nie może wymieniać pracy z otoczeniem.

Podczas zmiany objętości gazu można uzyskać dowolne zmiany pozostałych parametrów. Jednak w zastosowaniach technicznych przydatne są tylko wybrane kombinacje zmian tych parametrów; najczęściej wykorzystywane kombinacje wymieniono na rysunku 1.2. I tak np., w sprężarkach proces kompresji (zmniejszania objętości) wykorzystuje się przede wszystkim do zwiększenia ciśnienia gazu, a w silnikach cieplnych - do zwiększenia temperatury gazu. Natomiast w silnikach tłokowych proces ekspansji (zwiększania objętości) - podstawowy dla działania silnika - służy do zwiększenia objętości gazu (kosztem spadku ciśnienia i temperatury); stąd silniki cieplne niekiedy nazywa się rozprę-żarkami.

W cylindrze o przekroju poprzecznym F (rysunek 1.2a-c), elementarna zmiana objętości dV gazu wymusza elementarne przemieszczenie tłoka dx, gdzie dx = dV/F. Jeżeli przemieszczanie dx wywołuje siła (zewnętrzna lub wewnętrzna), wówczas gaz wymienia z otoczeniem elementarną pracę fizyczną (nazywaną w termodynamice pracą absolutną lub pracą zmiany objętości L_a), zdefiniowaną iloczynem siły P i przemieszczenia dx. Stąd, podczas kompresji objętość gazu maleje (AV < 0 lub krócej AV i Ax < 0 odpowiednio Axj a gaz pobiera pracę z otoczenia, natomiast podczas ekspansji objętość gazu rośnie (AV > 0 lub A\P i Ax > 0 lub zlr⁺) a gaz oddaje pracę do otoczenia. W przypadku, gdy AV = 0 i Ax = 0 (zbiornik) gaz nie może wykonać żadnej pracy, gdyż zawsze o możliwości jej wymiany decyduje czynnik AV 0 (i w efekcie Ax ^ 0). Należy tu zaznaczyć, że poza pracą, o końcowych parametrach gazu decyduje także drugi nośnik energii - ciepło wymieniane przez gaz z otoczeniem.

Sprężarki tłokowe są najprostszymi maszynami cieplnymi, w których praca absolutna pobrana przez gaz powoduje zmniejszenie jego objętości i zwiększenie ciśnienia w cylindrze. Prostym przykładem sprężarki tłokowej może być pompka do roweru, w której dzięki pracy włożonej przez tłok do gazu, powietrze o parametrach otoczenia, zostaje sprężone do odpowiednio większego ciśnienia (i temperatury).