چرا موتور هواپیما ذوب نمی‌شود و در دمای جهنمیِ ۱۶۰۰ درجه سالم می‌ماند؟
چرا موتور هواپیما ذوب نمی‌شود و در دمای جهنمیِ ۱۶۰۰ درجه سالم می‌ماند؟
نیروی رانش بر پایه‌ی تغییر تکانه تولید می‌شود؛ یعنی حاصلِ جرم هوا ضرب‌در سرعت آن (m×v)؛ اما هزینه‌ای که برای ایجاد این رانش پرداخت می‌کنیم؛ همان سوختی که موتور می‌سوزاند، مستقیماً با توان دوم سرعت نسبت دارد (v^2).
به‌بیان ساده، اگر بخواهید نیروی رانش را با دو برابر کردن سرعت خروج هوا (2v) دو برابر کنید، باید چهار برابر انرژی (4v^2) مصرف کنید؛ اما اگر همان نیرو را با دو برابر کردن جرم هوا (2m) به‌دست بیاورید، انرژی مصرفی فقط دو برابر می‌شود.
موتور هواپیما غول‌پیکر است؛ چون جابه‌جایی حجم انبوهی از هوا به‌صرفه‌تر از افزایش سرعت آن است!
از نظر اقتصادی و مصرف سوخت، «راندنِ حجم زیادی هوا با سرعت کم» بسیار به‌صرفه‌تر از «راندن حجم کمی از هوا با سرعت زیاد» است. فن‌های بزرگ جلوی موتور دقیقاً برای همین کار ساخته شده‌اند: جابه‌جایی حجم انبوهی از هوا با کمترین هزینه.
معمای کارنو: چرا موتور را سردتر نمی‌سازیم؟
اگر فنِ بزرگ و هوای سرد بای‌پس این‌قدر کارآمد است و ۸۰ درصد کار را انجام می‌دهد، چرا اصلاً خودمان را با دمای ۱۵۰۰ درجه در هسته‌ی موتور درگیر می‌کنیم؟ چرا موتور را سردتر طراحی نمی‌کنیم تا فلزات ذوب نشوند؟
پاسخ این سؤال به اصلی برمی‌گردد که سعدی کارنو (Sadi Carnot)، فیزیک‌دان فرانسوی قرن نوزدهم کشف کرد. طبق قانون بازده حرارتی کارنو که هنوز هم بر تمام موتورهای حرارتی جهان حکم‌فرماست؛ توانایی یک موتور برای تبدیل گرما به کار مفید، مستقیماً به اختلاف دمای منبع گرم (داخل موتور) و منبع سرد (هوای بیرون) بستگی دارد.
طبق قانون کارنو برای بازدهی بیشتر، چاره‌ای نداریم جز اینکه دمای درون موتور را به حداکثر برسانیم
هرچه گاز ورودی به توربین داغ‌تر و هوای خروجی سردتر باشد، بازده موتور بیشتر می‌شود و می‌توانیم انرژی بیشتری از هر قطره سوخت بیرون بکشیم. اگر دمای داخل موتور را پایین بیاوریم، بازدهی موتور کاهش می‌یابد.
منبع : زومیت
