Reverzní Carnotův cyklus: lednička

1 · Predikuj

Spuštění Carnotova cyklu pozpátku mění stroj na ledničku — čistá práce jde DOVNITŘ místo ven. Pohlcuje plyn pořád teplo ze studeného zásobníku jako skutečná lednička vytahující teplo z interiéru?

• Ne — obrácení cyklu obrací i to, který zásobník pohlcuje teplo.
• Reverzní cyklus nevyměňuje teplo s žádným zásobníkem.
• Ano — reverzní cyklus pohlcuje teplo ze studené strany a vyhazujě víc tepla do teplé strany, s použitím vstupní práce.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu carnot-fridge a stiskni Resetovat. Stejné 4 věty jako carnot-cycle běží v opačném pořadí.
2. Zapni odečet práce po větách a odečty chladicího/topeného COP.
3. Pro každou větu cyklu (1 až 4) odečti cílový objem věty a práci vykonanou plynem během té věty.

3 · Sbírej data

Načrtni diagram P-V a sleduj věty v pořadí. Porovnej směr oběhu (po, nebo proti směru hodinových ručiček) s diagramem experimentu carnot-cycle.

4 · Analyzuj

1. Sečti hodnoty práce svých 4 vět — celkem (čistá práce vykonaná PLYNEM) by měl vyjít záporný, což znamená, že čistá práce musí být dodána PLYNU. Spočti chladicí COP = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 a topný COP = Th/(Th − Tc) = 2.0.
2. Porovnej pořadívět tady s pořadímvět carnot-cycle. Vysvětli, jak prosté obrácení sekvence stejných 4vět překlápí cyklus ze stroje (čistá práce ven) na ledničku (čistá práce dovnitř).

5 · Rozšiř

1. Chladicí COP 1.0 znamená, že lednička přemístí 1 J tepla ze studeného prostoru za každý 1 J dodané práce. Topný COP 2.0 (režim tepelného čerpadla) znamená, že dodá 2 J tepla do teplého prostoru na 1 J práce. Vysvětli, proč COP_heat je vždy přesně o 1 víc než COP_cool pro tytéž zásobníky.
2. Na rozdíl od účinnosti stroje (vždy ≤ 1) může COP překročit 1 — to není porušení zachování energie. Vysvětli, proč COP > 1 je možný: extra dodaná energie pochází ze chlazeného zásobníku, ne ze zrození z ničeho.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky