Обратният цикъл на Карно: хладилник

1 · Предскажи

Пускането на цикъла на Карно назад превръща машина в хладилник — нетната работа влиза, вместо да излиза. Поглъща ли газът пак топлина от студения резервоар, като истински хладилник, изтеглящ топлина от вътрешността си?

2 · Постановка

  1. Отвори настройката хладилник на Карно и натисни Нулирай.
  2. Включи показанието за работа по стъпки и показанията за COP охлаждане/отопление.
  3. За всяка стъпка от цикъла (1 до 4) прочети целевия обем на стъпката и работата, извършена от газа по време на тази стъпка.

3 · Събери данни

Номер на стъпкаЦелеви обем на стъпката V (L)Работа, извършена от газа в тази стъпка (J)
1
2
3
4

Скицирай P-V диаграмата, проследявайки стъпките по ред. Сравни посоката на движение (по или обратно на часовниковата стрелка) с диаграмата на експеримента цикъл на Карно.

4 · Анализирай

  1. Сбери стойностите на работа от 4-те си стъпки — сборът (нетна работа, извършена ОТ газа) трябва да излезе отрицателен, което значи, че нетна работа трябва да се доставя НА газа. Изчисли охлаждащия COP = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 и отопителния COP = Th/(Th − Tc) = 2.0.
  2. ...превръща цикъла от машина (нетна работа навън) в хладилник (нетна работа навътре).

5 · Надгради

  1. Охлаждащ COP от 1.0 означава, че хладилникът мести 1 J топлина от студеното пространство за всеки 1 J доставена работа.
  2. За разлика от КПД на машина (винаги ≤ 1), COP може да надхвърли 1 — това не е нарушение на запазването на енергията. Обясни защо COP > 1 е възможно: допълнителната доставена енергия идва от охлаждания резервоар, не е създадена от нищо.

Физиката зад този експеримент

Коефициент на полезно действие на хладилник

Охлаждащото представяне на обратен цикъл на Карно се измерва с COP_cool = Tc/(Th − Tc): колко топлина се отстранява от студеното пространство на единица доставена работа. По-малки температурни пролуки дават по-добър (по-висок) COP.

← Назад към експеримента

Термодинамика

138 безплатни работни листа по физика за печат