en kolv är en rörlig skiva innesluten i en cylinder som görs gastät av kolvringar. Skivan rör sig inuti cylindern när en vätska eller gas inuti cylindern expanderar och dras samman. En kolv hjälper till vid omvandling av värmeenergi till mekaniskt arbete och vice versa. På grund av detta är kolvar en nyckelkomponent i värmemotorer. Kolvarna arbetar genom att överföra kraftutgången från en expanderande gas i cylindern till en vevaxel, vilket ger rotationsmoment till ett svänghjul. Ett sådant system är känt som en fram-och återgående motor.
en kolv måste följa en cyklisk process för att den kontinuerligt ska kunna omvandla värmeenergi till arbete, och det finns många sätt att slutföra denna cykel. Till exempel:
- genom att mata in värme till gasen inuti cylindern kommer gasen att expandera och öka volymen i cylindern och ge användbart arbete.
- genom att ta bort värme från cylindern kommer gasens tryck att minska, vilket gör att det lättare kan komprimeras.
- genom att mata in arbete till kolven kommer kolven att komprimera tillbaka till sitt ursprungliga tillstånd, redo att utföra cykeln igen.
denna cykel kan visualiseras i Figur 2 nedan.
dessa steg kan göras annorlunda och processerna kan bli mycket komplexa, men detta är ett enkelt exempel på hur en kolv kan göras för att utföra användbart arbete genom inmatning av värme. Det är känt att denna värme inte kan omvandlas helt till arbete, annars skulle systemets entropi minska vilket är förbjudet enligt termodynamikens andra lag.
- Wikimedia Commons , tillgänglig:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/75/Piston_of_DAT_engine.jpg
- Rd Knight, ”värmemotorer och kylskåp” i fysik för forskare och ingenjörer: ett strategiskt tillvägagångssätt, 3: a upplagan. San Francisco, USA: Pearson Addison-Wesley, 2008, Kap.19, SEK. 2, S. 530
- anpassad från fysik för forskare och ingenjörer av R. Knight
för vidare läsning
- värmemotor
- fram-och återgående motor
- arbete
- termodynamikens första lag
- eller utforska en