Zuiger

figuur 1: een zuiger in een cilinder, gebruikt in een gesegmenteerde benzinemotor.

een zuiger is een bewegende schijf ingesloten in een cilinder die gasdicht is gemaakt door zuigerveren. De schijf beweegt in de cilinder als een vloeistof of gas in de cilinder uitzet en samentrekt. Een zuiger helpt bij de omzetting van warmte-energie in mechanisch werk en vice versa. Hierdoor zijn zuigers een belangrijk onderdeel van warmtemotoren. Zuigers werken door de kracht van een uitdijend gas in de cilinder over te brengen naar een krukas, die een draaimoment geeft aan een vliegwiel. Een dergelijk systeem staat bekend als een zuigermotor.

een zuiger moet een cyclisch proces volgen om continu warmte-energie om te zetten in werk, en er zijn vele manieren om deze cyclus te voltooien. Bij voorbeeld:

1. door warmte toe te voegen aan het gas in de cilinder, zal het gas toenemen en het volume in de cilinder verhogen en nuttig werk leveren.
2. door de warmte uit de cilinder te verwijderen, zal de druk van het gas afnemen, waardoor het gemakkelijker gecomprimeerd kan worden.
3. door het werk op de zuiger in te voeren, zal de zuiger terug comprimeren tot zijn oorspronkelijke toestand, klaar om de cyclus opnieuw uit te voeren.

deze cyclus kan worden weergegeven in Figuur 2 hieronder.

Figuur 2: een voorbeeld van een zuigercyclus waarin warmte wordt gemanipuleerd om nuttig werk te verrichten.

deze stappen kunnen anders worden uitgevoerd en de processen kunnen zeer complex worden, maar dit is een eenvoudig voorbeeld van hoe een zuiger kan worden gemaakt om nuttig werk uit te voeren door de input van warmte. Het is bekend dat deze warmte niet volledig in werk kan worden omgezet, anders zou de entropie van het systeem afnemen, wat verboden is door de tweede wet van de thermodynamica.

voor verdere lezing

• warmtemotor
• zuigermotor
• werk
• eerste wet van de thermodynamica
• of onderzoek een