Termodinàmica
Nevera (Carnot invertit)
Executa'l al revés: el treball d'entrada bombega calor del fred al calent (COP = Tc/(Th−Tc)).
Nevera (Carnot invertit) — simulació interactiva de Termodinàmica. Executa'l al revés: el treball d'entrada bombega calor del fred al calent (COP = Tc/(Th−Tc)). Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
COP de la nevera
Executa'l al revés: el treball d'entrada bombeja calor del fred al calent (COP = Tc/(Th−Tc)).
Una nevera és un motor tèrmic al revés: el treball elèctric mou calor de l'interior fred a l'habitació calenta. El coeficient de funcionament COP = Q_c/W pot superar 1 perquè la calor bombejada és més gran que el treball subministrat, a diferència del rendiment, sempre ≤ 1.
- COP = T_c/(T_h−T_c)
- Treball d'entrada
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
Fer córrer el cicle de Carnot al revès converteix un motor en una nevera: el treball net ENTRA en lloc de sortir. El gas encara absorbeix calor del dipòsit fred, com una nevera real traient calor del seu interior?
Prediccions a valorar
- No: invertir el cicle també inverteix quin dipòsit absorbeix calor.
- Un cicle invertit no intercanvia calor amb cap dipòsit.
- Sí: el cicle invertit absorbeix calor del costat fred i aboca més calor al costat calent, fent servir el treball d'entrada per fer-ho.
Rols de les variables
El que tu defines:
- Número de tram
El que tu mesures:
- Volum objectiu del tram V (L)
- Treball fet pel gas en aquest tram (J)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit «El cicle de Carnot invertit» i prem Restableix. Els mateixos 4 trams que carnot-cycle s'executen en ordre invers.
- Activa la lectura de treball per tram i les lectures de COP de refredament/escalfament.
- Per a cada tram del cicle (1 a 4), llegeix el volum objectiu del tram i el treball fet pel gas durant aquell tram.
Equació governant
Coeficient de funcionament de la nevera — COP = Tc / (Th − Tc)
El rendiment de refredament d'un cicle de Carnot invertit es mesura amb COP_cool = Tc/(Th − Tc): quant calor s'extreu de l'espai fred per unitat de treball subministrat. Diferències de temperatura més petites donen COP millors (més alts).
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Suma els teus valors de treball dels 4 trams: el total (treball net fet PEL gas) hauria de sortir negatiu, cosa que vol dir que cal subministrar treball net AL gas. Calcula el COP de refredament = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 i el COP d'escalfament = Th/(Th − Tc) = 2.0.
- Compara l'ordre dels trams aquí amb el de carnot-cycle. Explica com invertir simplement la seqüència dels mateixos 4 trams gira el cicle d'un motor (treball net de sortida) a una nevera (treball net d'entrada).
On apareix això més enllà del laboratori
- Un COP de refredament d'1.0 vol dir que la nevera mou 1 J de calor fora de l'espai fred per cada 1 J de treball subministrat. Un COP d'escalfament de 2.0 (mode bomba de calor) vol dir que lliura 2 J de calor a l'espai calent per 1 J de treball. Explica per què COP_heat és sempre exactament 1 més que COP_cool per als mateixos dipòsits.
- A diferència del rendiment del motor (sempre ≤ 1), el COP pot superar 1, i això no viola la conservació de l'energia. Explica per què COP > 1 és possible: l'energia extra lliurada ve del dipòsit que es refreda, no creada del no-res.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.4 Thermodynamics
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Benvingut a la Nevera de Carnot
- Selecciona la cambra
- Prem Reprodueix
- COP de la nevera
- Obre el panell de Propietats
- Ho has aconseguit!
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →
Màquines tèrmiques i rendiment de Carnot