ಮೈಸೂರು ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯ ವಿಶ್ವಕೋಶ/ಉಷ್ಣಯಂತ್ರ

ಉಷ್ಣಯಂತ್ರ

ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉಪಯುಕ್ತ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಸಾಧನ (ಹೀಟ್ ಎಂಜಿನ್). ಇಂಥ ಪರಿವರ್ತನೆ ಅವಿಚ್ಛಿನ್ನವಾಗಿರಬೇಕು. ಒಂದು ಉಷ್ಣಯಂತ್ರದಲ್ಲಿ ಇರಬೇಕಾದ ಮೂರು ಮುಖ್ಯ ಅಂಗಗಳು: 1 ಆಕರ, (ಸೋರ್ಸ್). ಇದರಿಂದ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಗೆ ಬೇಕಾಗುವ ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸಲಾಗುವುದು. 2. ತೊಟ್ಟಿ (ಸಿಂಕ್). ಇದರ ಉಷ್ಣತೆಯ ಮಟ್ಟ ಆಕರದ ಮಟ್ಟಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರಬೇಕು. ಅನುಪಯುಕ್ತ ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿಯನ್ನು ತೊಟ್ಟಿಗೆ ವಿಸರ್ಜಿಸಲಾಗುವುದು. 3 ಕ್ರಿಯಶೀಲ ವಸ್ತು (ವರ್ಕಿಂಗ್ ಸಬ್‍ಸ್ಟೆನ್ಸ್). ಸಾಧಾರಣವಾಗಿ ಇದು ಒಂದು ಅನಿಲವೋ, ಅನಿಲಗಳ ಮಿಶ್ರಣವೋ ಅಥವಾ ಹಬೆಯೋ ಇರಬಹುದು. ನೀರಿನ ಹಬೆಯ ಯಂತ್ರದಲ್ಲಿ ಈ ವಸ್ತು ನೀರಿನ ಆವಿಯ ರೂಪದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ.

ಇವು ಮೂರು ಅಂಗಗಳೂ ಪರಸ್ಪರ ಪೂರಕವಾಗಿ ನೆರವೇರಿಸುವಂಥ ಒಂದು ಕ್ರಿಯಾಚಕ್ರವನ್ನು (ಸೈಕಲ್ ಆಫ್ ಆಪರೇಷನ್ಸ್) ರಚಿಸಬೇಕು. ಇಂಥ ಒಂದು ಚಕ್ರದಲ್ಲಿ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲವಸ್ತು ಆಕರದಿಂದ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಹೀರಿ ಸಾಕಾದಷ್ಟು ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಿ ಉಳಿದ ಅನುಪಯುಕ್ತ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ತೊಟ್ಟಿಗೆ ವಿಸರ್ಜಿಸುತ್ತದೆ.

ಆದರ್ಶ ಉಷ್ಣಯಂತ್ರ (ಐಡಿಯಲ್ ಹೀಟ್ ಎಂಜಿನ್) ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿಗೂ (ಊ)ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಗೂ (W) ಅನ್ವಯಿಸುವಂತೆ ಎರಡು ಮುಖ್ಯ ನಿಯಮಗಳಿವೆ. ಮೊದಲನೆಯ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ W=ಎಊ ಎಂಬ ಮುಖ್ಯ ಸಂಬಂಧವಿದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಎ ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿಯ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸಾಮ್ಯಾಂಕ (ಮೆಕಾನಿಕಲ್ ಈಕ್ವಿವಲೆಂಟ್ ಆಫ್ ಹೀಟ್). ಛಿgs ಏಕಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ಎ=4.18 ಜೌಲುಗಳು. ಎರಡನೆಯ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ ಒಂದು ಸ್ವಯಂ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮ ಯಂತ್ರದಲ್ಲಿ ನಡೆಯುವ ಒಂದು ಚಕ್ರದಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣತೆಯ ಮಟ್ಟದಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣತೆಯ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾಯಿಸುವುದು ಅಸಾಧ್ಯ (ನೋಡಿ- ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರ). ಈ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ ಕಾರ್ನೋ ಎಂಬ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಒಂದು ಆದರ್ಶ ಉಷ್ಣಯಂತ್ರದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನೂ, ಅದಕ್ಕೆ ಸರಿದೂಗುವ ಆವರ್ತಚಕ್ರವನ್ನೂ ವಿವರಿಸಿದ್ದಾನೆ. ಇದು ಕಾರ್ನೋ ಚಕ್ರ (ನೋಡಿ- ಕಾರ್ನೋ-ಚಕ್ರ) ಎಂದೂ ಪ್ರಸಿದ್ಧವಾಗಿದೆ. ಕೆಲವು ವಾಸ್ತವಿಕ ಉಷ್ಣಯಂತ್ರಗಳ ಮಾದರಿಗಳು: 1 ನೀರಿನ ಆವಿಯಂತ್ರ ಜೇಮ್ಸ್‍ವಾಟ್ ಇದರ ಪ್ರಥಮ ನಿರ್ಮಾಪಕ: ಇದರಲ್ಲಿ ನೀರಿನ ಆವಿಯೇ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಒಳಗಾಗುವ ಪ್ರಧಾನವಸ್ತು. ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗುವ ನೀರಿನ ಆವಿಯನ್ನು ದೊಡ್ಡ ಗಾತ್ರದ ಆವಿಗೆಯಲ್ಲಿ (ಬಾಯಿಲರ್) ಶೇಖರಿಸಿ ಅದನ್ನು ಯುಕ್ತ ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ದರದಲ್ಲಿ ಬೇರೆ ಉರುಳೆಗೆ ಕವಾಟಗಳ ಮೂಲಕ ಹಾಯಿಸಿ ಯಾಂತ್ರಿಕಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆಯುವುದು ಇಲ್ಲಿನ ವಿಧಾನ (ನೋಡಿ- ಉಗಿಯಂತ್ರ) ಇದರ ದಕ್ಷತೆ ಸುಮಾರು 10% ಮಾತ್ರ.

2 ನೀರಿನ ಆವಿಯ ತಿರುಬಾನಿಗಳು : ಇವುಗಳಲ್ಲಿಯೂ ನೀರನ ಆವಿಯೇ ಕ್ರಿಯೆ ಎಸಗುವುದು, ಇದರ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ನೇರವಾಗಿ ಭ್ರಮಣವನ್ನು ಉತ್ಪನ್ನ ಮಾಡುವಂತೆ ಯಂತ್ರ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿದೆ. ಪಾರ್ಸನ್ಸ್ ಮತ್ತು ಡಿಲವಲ್ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಇದರ ತತ್ತ್ವಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಿಕೊಟ್ಟು ಹಲವಾರು ಮಾರ್ಪಾಡುಗಳನ್ನು ಮಾಡಿರುತ್ತಾರೆ. ಇದರ ದಕ್ಷತೆ ಸುಮಾರು 35%. ಅತಿ ವೇಗದ ಭ್ರಮಣ ಸರಾಗವಾಗಿಯೂ ಅವಿಚ್ಛಿನ್ನವಾಗಿಯೂ ನಡೆಯಲು ಈ ಯಂತ್ರ ಬಲು ಉಪಯುಕ್ತ. ವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಯಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿಯೂ, ಸಾಗರನೌಕೆಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಈ ಮಾದರಿಗಳ ಉಪಯೋಗ ಹೆಚ್ಚು.

3 ಅಂತರ್ದಹನ ಯಂತ್ರ: ಇದರ ನಿರ್ಮಾಣಕ್ಕೆ ಮುಖ್ಯ ಕಾರಣರು ಆಟ್ಟೋ, ಡೈಮ್ಲರ್ ಮೊದಲಾದವರು. ಇದರಲ್ಲಿ ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು ಅನಿಲ ಅಥವಾ ಪೆಟ್ರೋಲ್, ಡೀಸಲ್ ಎಣ್ಣೆಯಂಥ ಸುಲಭವಾಗಿ ಆವಿಯ ರೂಪಕ್ಕೆ ಬರುವಂಥ ದ್ರವವನ್ನು ಮುಖ್ಯ ಇಂಧನವಾಗಿ ಉಪಯೋಗಿಸುತ್ತಾರೆ. ಈ ಎಣ್ಣೆಯ ಹಬೆಗಳು ಗಾಳಿಯೊಂದಿಗೆ ಮಿಶ್ರವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ಕಿಡಿಯಿಂದ ಆಸ್ಫೋಟನೆಗೊಂಡರೆ ಅದರಿಂದ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗುವ ವಸ್ತುಗಳೇ ಕ್ರಿಯಶೀಲವಸ್ತುಗಳಂತೆ ಯಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ವರ್ತಿಸಿ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿತವಾಗುತ್ತವೆ. ಈ ಯಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಚಕ್ರದಲ್ಲಿ ನಾಲ್ಕು ಪಟ್ಟುಗಳು (ಫೋರ್ ಸ್ಟ್ರೋಕ್ಸ್) ಇರುತ್ತವೆ.

(ಕೆ.ಎಸ್.ಐ.)