কার্নো চক্র: সর্বোচ্চ সম্ভাব্য ইঞ্জিন কর্মদক্ষতা

1 · প্রত্যাশা করুন

একটি কার্নো ইঞ্জিন গ্যাসকে 4টি ধাপে (সমতাপীয় প্রসারণ, রুদ্ধতাপীয় প্রসারণ, সমতাপীয় সংকোচন, রুদ্ধতাপীয় সংকোচন) শুরুর অবস্থায় ফিরিয়ে আনে। একটি সম্পূর্ণ চক্রে গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি কি বদলায়?

2 · প্রস্তুতি

  1. carnot-cycle প্রিসেট খুলে রিসেট চাপুন। 1 mol আর্গন (f = 3) 600 K উষ্ণ উৎস ও 300 K শীতল উৎসের মাঝে চক্রক্রম করে।
  2. প্রতি-ধাপ কার্য রিডআউট চালু করুন।
  3. চক্রের প্রতিটি ধাপের (1 থেকে 4) জন্য ধাপটির লক্ষ্য আয়তন ও সেই ধাপে গ্যাসের সম্পাদিত কার্য পড়ে নিন।

3 · ডেটা সংগ্রহ করুন

ধাপের নম্বরধাপের লক্ষ্য আয়তন V (L)এই ধাপে গ্যাসের সম্পাদিত কার্য (J)
1
2
3
4

সব 4টি ধাপের P-V চিত্র আঁকুন, প্রতিটি ধাপ সমতাপীয় না রুদ্ধতাপীয় এবং গ্যাসের কার্য ধনাত্মক না ঋণাত্মক চিহ্নিত করে।

4 · বিশ্লেষণ করুন

  1. আপনার 4 ধাপের কার্যমান যোগ করুন। মোটটিকে nR(Th − Tc)·ln(2)-এর সাথে (এই চক্রের আয়তন-অনুপাতের জন্য আসন্নভাবে) এবং চক্রের কর্মদক্ষতা η = W_net/Qin-কে কার্নো মান η_c = 1 − Tc/Th = 1 − 300/600 = 0.5-এর সাথে তুলনা করুন।
  2. দুটি ধাপে কার্য ধনাত্মক (প্রসারণ), দুটিতে ঋণাত্মক (সংকোচন)। ব্যাখ্যা করুন কেন পুরো চক্রের *নিট* কার্য তবুও ধনাত্মক — যা এটিকে কিছু-না-করা লুপ নয়, তাপ ইঞ্জিন করে তোলে।

5 · বিস্তার করুন

  1. একই দুই উৎস-তাপমাত্রায় চলা কোনো বাস্তব ইঞ্জিন কার্নো দক্ষতাকে ছাড়িয়ে যেতে পারে না। η_c = 1 − Tc/Th ব্যবহার করে ব্যাখ্যা করুন, Tc = 0 K হলেই কেবল ইঞ্জিন 100% দক্ষতায় পৌঁছাতে পারত — যা ভৌতভাবে অসম্ভব।
  2. কার্নো চক্র সম্পূর্ণভাবে প্রত্যাবর্তী ধাপ দিয়ে গঠিত (সমতাপীয় ও রুদ্ধতাপীয়, দুটোই অসীম ধীর হিসেবে আদর্শায়িত)। ব্যাখ্যা করুন কেন বাস্তব ইঞ্জিনে অনিবার্যভাবে ঘর্ষণ ও সসীম-গতির তাপ স্থানান্তর থাকায় সেটি কখনোই এই আদর্শ কর্মদক্ষতায় পৌঁছাতে পারে না।

এই পরীক্ষণের পেছনের পদার্থবিজ্ঞান

কার্নো কর্মদক্ষতা

উষ্ণ উৎস Th ও শীতল উৎস Tc-এর মাঝে চলা যেকোনো তাপ ইঞ্জিনের সর্বোচ্চ সম্ভাব্য দক্ষতা কেবল তাদের তাপমাত্রা অনুপাতের উপর নির্ভর করে: η_c = 1 − Tc/Th।

← পরীক্ষণে ফিরে যান