Termodynamik
Kølemaskine (omvendt Carnot)
Kør baglæns: tilført arbejde pumper varme fra koldt til varmt (COP = Tc/(Th−Tc)).
Kølemaskine (omvendt Carnot) — interaktiv Termodynamik-simulation. Kør baglæns: tilført arbejde pumper varme fra koldt til varmt (COP = Tc/(Th−Tc)). Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
Kølemaskine-COP
Kør baglæns: tilført arbejde pumper varme kold→varm (COP = Tc/(Th−Tc)).
Et køleskab er en varmekraftmaskine kørt baglæns: elektrisk arbejde driver varme fra det kolde indre til det varme rum. Kølefaktoren COP = Q_c/W kan overstige 1, fordi den pumpede varme er større end det tilførte arbejde — i modsætning til virkningsgraden, der altid er ≤ 1.
- COP = T_c/(T_h−T_c)
- Arbejdstilførsel
Undersøgelsesoplæg
Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet
Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.
Drivende spørgsmål
Når Carnot-processen køres baglæns, bliver motoren til et køleskab — nettoarbejdet går IND i stedet for ud. Optager gassen stadig varme fra det kolde reservoir, som et rigtigt køleskab, der trækker varme ud af sit indre?
Forudsigelser at afveje
- Nej — at vende kredsprocessen vender også, hvilket reservoir der optager varme.
- En omvendt kredsproces udveksler ikke varme med noget af reservoirerne.
- Ja — den omvendte kredsproces optager varme fra den kolde side og afgiver mere varme til den varme side ved hjælp af det tilførte arbejde.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Trinnummer
Det, du måler:
- Trinnets målvolumen V (L)
- Arbejde udført af gassen i dette trin (J)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen carnot-fridge, og tryk på Nulstil. De samme 4 trin som i carnot-cycle køres i omvendt rækkefølge.
- Slå aflæsningen af arbejde pr. trin til samt aflæsningerne af køle-/varme-COP.
- Aflæs for hvert trin i kredsprocessen (1 til 4) trinnets målvolumen og det arbejde, gassen udfører under trinnet.
Styrende ligning
Kølemaskinens COP — COP = Tc / (Th − Tc)
En omvendt Carnot-processes køleydelse måles ved COP_cool = Tc/(Th − Tc): hvor meget varme der fjernes fra det kolde rum pr. enhed tilført arbejde. Mindre temperaturforskelle giver bedre (højere) COP.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Læg dine 4 trins arbejdsværdier sammen — totalen (nettoarbejde udført AF gassen) bør blive negativ, hvilket betyder, at der skal tilføres nettoarbejde TIL gassen. Beregn køle-nyttetallet COP = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 og varme-nyttetallet COP = Th/(Th − Tc) = 2.0.
- Sammenlign trinrækkefølgen her med carnot-cycles trinrækkefølge. Forklar, hvordan det alene, at de samme 4 trin gennemløbes i omvendt rækkefølge, forvandler kredsprocessen fra en motor (nettoarbejde ud) til et køleskab (nettoarbejde ind).
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- Et køle-COP på 1.0 betyder, at køleskabet flytter 1 J varme ud af det kolde rum pr. 1 J tilført arbejde. Et varme-COP på 2.0 (varmepumpetilstand) betyder, at det afgiver 2 J varme til det varme rum pr. 1 J arbejde. Forklar, hvorfor COP_heat altid er præcis 1 større end COP_cool for de samme reservoirer.
- I modsætning til motorvirkningsgrad (altid ≤ 1) kan COP overstige 1 — det er ikke en krænkelse af energibevarelse. Forklar, hvorfor COP > 1 er muligt: den ekstra energi, der afgives, kommer fra reservoiret, der køles, ikke skabt ud af ingenting.
- 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
- Velkommen til Carnot-køleskabet
- Vælg kammeret
- Tryk på Afspil
- Kølemaskine-COP
- Åbn egenskabspanelet
- Du klarede det!
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →
Varmekraftmaskiner og Carnot-virkningsgrad