Vizualizare sursă pentru „Agent de lucru”

La mașinile de forță un '''agent de lucru''' este o [[substanță]] sau un [[amestec]] de substanțe, care conține [[energie]] sau care poate transfera energie de la un [[sistem fizic]] la altul. Prin intermediul agentului se obține transformarea energiei dintr-o formă în alta sau sau se efectuează un proces fizico-chimic.<ref name=lexicon><!-- Prof.dr.ing. -->Alexandru Dănescu,<!-- nu e generalul de miliție! --> <!-- Conf.dr.ing. -->Dan Ștefănescu, <!-- Dr. ing.-->Dragoș Sfințeanu, <!-- Conf.dr.ing. -->Mircea Marinescu, <!-- Dr. ing.-->Ioan Ganea,<!-- nu e fotbalistul! --> <!-- Conf.dr.ing. -->Stoian Petrescu (coordonatori), ''Lexicon de termodinamică și mașini termice'': Vol I A–E, București: [[Editura tehnică]], 1985, p.&nbsp;34</ref> 

== Descriere ==
Un agent de lucru este un [[gaz]] sau un [[lichid]] care transmite în special [[forță |forța]], [[mișcare]]a sau [[energie mecanică |energia mecanică]]. În [[hidraulică]], [[apă |apa]] sau {{ill-wd| Q1425059 ||lichidul hidraulic}} transferă forța între componentele hidraulice, cum ar fi {{ill-wd| Q1640143||pompe hidraulice}}, {{ill-wd| Q2318337||cilindri hidraulici}} și [[motor hidraulic |motoare hidraulice]], care sunt componente ale [[mașină hidraulică |mașinilor hidraulice]]. În {{ill-wd| Q211500||pneumatică}} fluidul de lucru este [[aer]]ul sau un alt [[gaz]] care transferă forța între componente pneumatice, cum ar fi [[compresor |compresoare]], {{ill-wd| Q745837||pompe de vid}}, {{ill-wd| Q4567087||cilindri pneumatici}} și {{ill-wd| Q906480 ||motoare pneumatice}}.

La [[transmiterea căldurii]] agentul de lucru este un gaz sau un lichid, numit, după caz, [[agent termic]], respectiv [[agent frigorific]], care transmite [[căldură |căldura]] în sau din zona de interes prin [[conducție termică |conducție]], și [[convecție]] liberă sau forțată.

Agenții de lucru, alții decât aerul sau apa, este necesar să fie recirculați într-o buclă. Unele sisteme hidraulice și de transfer de căldură sunt deschise pentru apă și/sau aer, uneori prin {{ill-wd| Q583488||filtre de aer}}. Motoarele termice, pompele de căldură și sistemele care utilizează lichide volatile sau gaze speciale sunt de obicei etanșe, dar dispun de {{ill-wd| Q334037||limitatoare de presiune}}.

== La producerea lucrului mecanic ==
Agentul de lucru poate fi folosit pentru a efectua [[lucru mecanic]] util dacă este utilizat într-o [[turbină]]. De asemenea, în ciclurile termodinamice, energia poate fi introdusă în agentul de lucru cu un [[compresor]]. Formularea matematică pentru aceasta poate fi destul de simplă dacă se ia în considerare un cilindru în care se află un agent de lucru. Pentru a obține lucru mecanic se folosește un piston. Din mecanică, lucrul mecanic efectuat de la starea A la starea B a procesului este dată de:
:<math> L = \int_A^B \mathbf{F} \cdot \mathrm{d}\mathbf{s}</math>

Forța agentului de lucru, <math>\mathbf{F}</math>, este dată de produsul dintre [[presiune]]a din cilindru și [[arie (geometrie) |aria]] <math>\mathrm{A}</math> a pistonului, <math>F = p\mathrm{A},</math> adică
:<math>\begin{align}
L &= \int_A^B p\mathrm{A} \cdot \mathrm{d}\mathbf{s} \\
&= \int_A^B p \cdot \mathrm{d}V
\end{align}</math>
unde <math>\mathbf{s}</math> este lungimea parcursă de piston, iar <math>\mathrm{A}\,\mathrm{d}\mathbf{s} = \mathrm{d}V</math> este variația [[infinitezimal]]ă a volumului cilindrului.

[[Fișier:Isobaric process plain ro.svg|thumb|Proces la presiune constantă în [[diagrama p-V]] ]]
Dacă la deplasarea pistonului volumul agentului de lucru crește, lucrul mecanic produs este pozitiv, iar dacă scade, este negativ (primit de agent). Prin definiția dată de integrala de mai sus, lucrul mecanic efectuat este reprezentat de aria de sub [[graficul unei funcții |graficul]] presiunii într-o [[diagrama presiune–volum |diagramă presiune–volum]]. Pentru cazul în care [[proces izobar |procesul este izobar]] (la presiune constantă) lucrul mecanic este dat de
:<math>\begin{align}
L &= p \int_A^B \mathrm{d}V \\
&= p \cdot \left(V_B - V_A\right)
\end{align}</math>

== Alegerea agentului de lucru ==
În funcție de aplicație, se folosesc diverse tipuri de agenți de lucru. Într-un ciclu termodinamic se poate întâmpla ca agentul de lucru să-și schimbe [[stare de agregare |starea]] de la gaz la lichid sau invers. Anumite gaze, cum ar fi [[heliu]]l, pot fi tratate ca [[gaz ideal |gaze ideale]]. Acesta nu este valabil în general, cazul aburului supraîncălzit nu se supune [[legea gazelor ideale |legii gazelor ideale]]. Totuși, la temperaturi înalte, abaterea de legea gazelor ideale este mică. Proprietățile fizice și chimice ale agentului de lucru sunt extrem de importante la proiectarea sistemelor termodinamice. De exemplu, într-o unitate frigorifică, [[amoniac]]ul este un agent frigorific tipic și poate fi utilizat ca agent de lucru, însă în comparație cu apa (care poate fi folosită și ea ca agent frigorific) amoniacul are nevoie de presiuni relativ ridicate, care necesită echipamente mai robuste și mai costisitoare.

În ciclurile termodinamice deschise în care agentul de lucru este aerul, de exemplu în ciclurile turbinelor cu gaze, fluidul de lucru este aerul. Acesta intră într-un compresor unde presiunea acestuia este crescută. Prin urmare, compresorul introduce lucru mecanic în fluidul de lucru (consumă lucru mecanic, lucrul mecanic este negativ). Aerul ajunge într-o cameră de ardere unde primește [[energie termică]] prin [[ardere]]a unui [[combustibil]]. Gazele de ardere se destind apoi într-o turbină producând lucru mecanic (pozitiv), o parte fiind folosit pentru antrenarea compresorului, iar restul este efectuat asupra mediului înconjurător (lucru mecanic pozitiv).

Diferiții agenți de lucru au proprietăți diferite, iar la alegerea unuia anume proiectantul trebuie să identifice cerințele majore. În unitățile frigorifice, sunt necesare [[capacitate termică masică |capacități termice masice]] latente mari pentru a asigura puteri de răcire mari.

{| class="wikitable"
|+Aplicații și exemple cu fluide de lucru
|-
! Aplicație
! Fluidul de lucru tipic
! Exemplu specific
|-
| {{nowrap|[[Ciclu termodinamic |Ciclurile]] [[turbină cu gaze |turbinelor cu gaze]]}}
| [[Aer]]
| [[Motor cu reacție]]
|-
| [[Ciclul Clausius-Rankine |Ciclurile Clausius-Rankine]]
| [[Apă]]↔[[abur]], [[pentan]], [[toluen]]
| [[Termocentrală]]
|-
| [[Mașină frigorifică |Mașini frigorifice]],<br/>[[pompă de căldură |pompe de căldură]]
| [[Clorofluorocarbură |Clorofluorocarburi]], hidroclorofluorocarburi, [[fluorocarbură |fluorocarburi]],<br/>[[propan]], [[butan]], [[izobutan]], [[amoniac]], [[dioxid de sulf]]
| [[Frigider]],<br/>instalație de [[aer condiționat |condiționare a aerului]]
|}

== Note ==
<references />

== Bibliografie ==
* {{en icon}} {{cite book |title=Applied Thermodynamics for Engineering Technologists|last=Eastop & McConkey |year=1993 |edition=5th |publisher=Prentice Hall |location=Singapore |isbn=0-582-09193-4 |pages=9–12}}
{{Portal|Fizică}}
{{Control de autoritate}}

[[Categorie:Termodinamică]]
[[Categorie:Mecanica fluidelor]]