Czynnik termodynamiczny zwany też krócej czynnikiem – substancja biorąca udział w procesie termodynamicznym zachodzącym w maszynie cieplnej i w innych urządzeniach, w których może taki proces zachodzić (wymiennik ciepła, kocioł). Czynnikiem jest ciecz lub gaz. Ze względu także na zastosowanie do ogrzewania lub chłodzenia używamy nazw: czynnik grzewczy albo chłodniczy (chłodzący) Nazwa: chłodziwo odnosi się do czynnika chłodzącego.
Wykorzystuje się takie właściwości czynnika jak:
- Pojemność cieplną, czyli ciepło właściwe, ponieważ w maszynach i innych urządzeniach cieplnych służy do przenoszenia ciepła między źródłami ciepła. Także ważne jest tu ciepło właściwe w rozumieniu rozszerzalności i przechodzenia między fazami ciekłą i gazową.
- Energię potencjalną – na przykład w sytuacjach, kiedy istotna jest przenoszona ilość tej energii a dysponujemy praktycznie nieograniczoną ilością czynnika. Tak jak w turbinach wodnych energia potencjalna wody umieszczonej na pewnej wysokości względem turbiny jest zamieniana na pracę. Z kolei w chłodnicy samochodowej powietrze odbiera ciepło wyprodukowane przez silnik. Wprawdzie ciepło właściwe powietrza ma tu znaczenie, ale korzysta się z tego, że poziom jego energii potencjalnej jest niższy i dysponujemy nieograniczoną ilością napływającego czynnika z otoczenia.
- Energię kinetyczną – zwłaszcza, jeśli zależy nam na napędzaniu jakiegoś urządzenia (turbina wiatrowa) albo chcemy taką energię czynnikowi nadać.
Czasem w różnych zastosowaniach ważne są inne właściwości, jak bezpieczeństwo w użytkowaniu. Należy podkreślić, że nie bez znaczenia jest dostępność czynnika w środowisku naturalnym
edytuj Przykłady czynników termodynamicznych:
- Woda – z uwagi na powszechne jej występowanie bardzo często wykorzystywana. Ma bardzo dobre właściwości z uwagi na wymianę ciepła. Szczególnie, jeśli chodzi ciepło parowania i skraplania. Powszechnie używana jako nośnik ciepła do ogrzewania jak i chłodzenia. Była pierwszym czynnikiem stosowanym w silnikach cieplnych jako para (patrz: maszyna parowa). Obecnie powszechnie stosowana w energetyce do napędu turbin parowych. W układach maszyn zarówno w swojej postaci ciekłej jak i do wytwarzania pary stosuje się w większości wodę destylowaną, z uwagi na jej mniejsze właściwości korozyjne. Niestety woda i tak zawsze powoduje korozję, dlatego czasami stosuje się różnego rodzaju dodatki.
- Spaliny – są czynnikiem we wszystkich silnikach spalinowych (też w turbinach spalinowych), dlatego są bardzo rozpowszechnione w tej roli. Mimo że to mieszanina różnych substancji to w roli czynnika traktuje się je jako gaz o określonych właściwościach. Są produktem spalania i to niewątpliwie produktem ubocznym. Lecz skoro już są, wykorzystuje się ich cechy na w celu polepszenia procesu termodynamicznego w maszynie (na przykład zmianę wykładnika adiabaty). Jednak można się doszukać też zalet: Spalin czasem używa się jako gazu obojętnego (w tym przypadku jako niepalnego).
- Powietrze – czynnik bardzo często wykorzystywany gdyż jest bardziej dostępny niż woda. Najczęściej używany do chłodzenia wszędzie tam gdzie chłodzenie cieczą nastręczałoby problemów. Przykładowo: w małych silnikach spalinowych; w układach łopatkowych turbina; w elektrotechnice oraz elektronice do chłodzenia zasilaczy, układów scalonych, CPU, GPU i innych elementów. Powietrze jest też traktowane po prostu jako czynnik przepływając przez sprężarkę albo silnik pneumatyczny (turbinę).
- Freon – czynnik chłodniczy używany w chłodziarkach zwanych potocznie lodówkami. Niegdyś bardzo popularny ze względu na bezpieczeństwo użytkowania i dobre właściwości termodynamiczne. Obecnie ze względu na rosnące przekonanie, że szkodzi środowisku naturalnemu próbuje się go udoskonalać.
- R600 – czynnik chłodniczy używany w nowoczesnych chłodziarkach zwanych potocznie lodówkami. Jest bardziej przyjazny dla środowiska, bo nie zawiera freonu.
- Olej – chętnie używany jako czynnik, ponieważ łączy w sobie dobre własności termodynamiczne i smarne. Służy do celów grzewczych i chłodniczych. Stosowany w silnikach; różnych urządzeniach mechanicznych w elektrotechnice (transformator olejowy) i w gospodarstwie domowym (grzejnik olejowy).
Istnieją jeszcze inne czynniki termodynamiczne. Jako ciekawostkę można dodać, iż może być nim nawet metal. W fazie ciekłej używany jako chłodziwo reaktora atomowego przy wysokich temperaturach (patrz Klasa Alfa).
edytuj Główne parametry czynników
- pojemność cieplna albo ciepło właściwe
- ściśliwość
- wykładnik adiabaty – związany jest z dwoma powyższymi
- temperatura wrzenia
- temperatura topnienia
- gęstość
- lepkość
edytuj Zobacz też
- natężenie przepływu – to nie parametr czynnika, ale używa się go wszędzie tam gdzie się czynnik stosuje.
- lista czynników chłodzących