دورة تحريك حراري

شكل توضيحي للآلة الحرارية.

دورة القدرة هي أساس عمل الآلة الحرارية التي تمد معظم العالم ب الطاقة الكهربائية وتشغل معظم السيارات والعربات ذات محرك. ويمكن تصنيف دورات القدرة بحسب نوع المحرك الذي يعمل، وأكثر المحركات استهداما هو محرك الاحتراق الداخلي ودورته تسمى أوتو سيكل، وعلى نمطها يعمل محرك الجازولين ومحرك الديزل. ومن المحركات التي تمثل آلات الاحتراق الخارجي نعرف مثلا توربين الغاز ودورة رانكن التي تمثل توربين بخاري.

تسير الدورة الترموديناميكية هنا في اتجاه عقرب الساعة وهي تمثل عمل آلة حرارية. وتتكون الدورة من 4 عمليات ممثلة بمنحنيات في مخطط الضغط p والحجم v.

وعلى سبيل المثال، الشغل الميكانيكي المؤدي بواسطة تغيرات الضغط والحجم طبقا لدورة آلة حرارية تشتمل على 4 عمليات ترموديناميكية (قارن الشكل):

${\displaystyle {\text{(3)}}\qquad W=W_{1\to 2}+W_{2\to 3}+W_{3\to 4}+W_{4\to 1}}$

حيث:

${\displaystyle W_{1\to 2}=\int _{V_{1}}^{V_{2}}P\,dV,\,\,{\text{negative, work done by system}}}$

${\displaystyle W_{2\to 3}=\int _{V_{2}}^{V_{3}}P\,dV,\,\,{\text{zero work if V2 equal V3}}}$

${\displaystyle W_{3\to 4}=\int _{V_{3}}^{V_{4}}P\,dV,\,\,{\text{positive, work done on system}}}$

${\displaystyle W_{4\to 1}=\int _{V_{4}}^{V_{1}}P\,dV,\,\,{\text{zero work if V4 equal V1}}}$

وإذا لم يحدث تغير في الحجم في العمليتين 4->1 و2->3, تتبسط المعادلة (3) إلى الآتي:

${\displaystyle {\text{(4)}}\qquad W=W_{1\to 2}+W_{3\to 4}}$

تمثل دورات المضخة الحرارية المضخة الحرارية والثلاجة. والفرق بينهما هو أن المضخة الحرارة تعمل على رفع درجة حرارة المكان المراد تسخينه بينما تعمل الثلاجة أو أي جهاز تبريد على تبريد مكان نريد خفض درجة حرارته.

وتتكون دورة التبريد من دورة ضغط بخار والتي تتمثل في ثلاجة وتعمل بواسطة وسط تبريد يغير أطواره بين الحالة السائلة والحالة الغازية. ويتم التبريد فيها عن طريق تبخير السائل. ويمكن عن طريق تبريد الغاز إلى تسييل الغاز، كما في الغاز النفطي المسال.