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气体与功
日期：2010年09月29 来源：沈阳机床（集团） 关键字：数控机床
汽油机通过燃烧汽油而产生动力的原西是汽油的燃烧气体急剧膨胀推动活塞运动而做功。数控机床各种气体的膨胀都可以做琦并产生动力。
气体的膨胀与功：
燃烧气体的膨胀可以产生如同爆炸一样的压力。如囝13.4(a)所示，在这种压力的作用下，推动活塞运4+，就可以啦很多的功。数控机床压力与体积之间的关系如图13. 4(b)所示。
循环与功：
气体由燃料的燃烧获得热量，从而变为高温J高鹾状态。当气体的体积膨胀时，就对外界物体做j.在气体的体积膨胀之后，若将热量传递到低温物体使自己温度降低，气体就会恢复到原来状态，重复这种过程，就可以连续做功。数控机床如图13 5所示，这种状态变化后再恢复原来状态的反复过程称为循环(cycle)。
热机中的热量和功之间就存在这样的关系。总结卜述规律可以得到这样的结论，即“在热功转换过程中，除r高温热源还必须有低温热源。热量不可能完全转变为功，必然有热量的损失”。这就是热力学第二定律（参见图13 6）。
◆气体的性质
气体的体积、压力和绝对温度之间存在一定的关系，即“一定质量的气体的 积y与Jf.)jP成反比，与绝对温度丁成正比一。数控机床气体的这种性质称为玻意耳查斯定律，可用如下方程来表示：PVT一C(常量)完牟满足t述方程的气体叫做理想气体。
在标准状卷下(温度为。℃，压力为1个大气压(1. 013×lO'N／m》，i(m。1)气体的体积为22. 4×lO-ama (22.4 1)。对于im。I气体，如果用R来表示七述方程中的常量，则R可计算如下：
R—L0！3 X0 5×22 4×lO-a—8.31 J/(m.l
——23+0—一 ‘K)
其中,K为绝对温度单位（开），R称为普适气体常数。
在标准状态下，”(mol)气体体积为i(m。1)气体体积的”倍，所以，
PV一nRT
这个式子称为气体的状态方程，可用于研究气体的状态。
◆卡诺循环
法国物理学家骨诺根据气体的性质，对等容变化、等压变化和绝热变化等进行了研究t提出了理想状态下热效率最高的理论热机（也称为卡诺热机）．理论热机的热循环称为卡诺循环，如图13. 7FJf示。
卡诺循环由等温变化过程和绝热变化过程组成，其中的等强变化是指所有的热量都转变为功的等温受热膨胀和等温散热压缩等，而绝热变化是指绝热膨胀和绝热压缩等。数控机床热机通过水断地工作循环对外输出有效功．用压力(P)和容积cv) ae表示所做功的图形称为PV线圈。
热机的热效率‘．’是指由高温热源向热机供给的热量Q转变为有效功的比例。数控机床设热机的热效率为日，传人低温热源的热量为Q．则热效率可用下式表7J：
，一畚=%鱼一•鲁
若高温热源和低温热源的温度分别为T1，T2 t则卡诺循环的热效率町以用
下式表示：
”一畚一•Q=，鲁
由此叮见，在K诺循环中，高温热源与低温热源的温度差越大，热机的热效率就越高，因此寻求高热量的热源成为提高热机效率的研究课题。
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