Pööratud Carnot' tsükkel: külmik

1 · Ennusta

Carnot' tsükli tagurpidi jooksutamine muudab masina külmikuks — netotöö läheb SISSE pigem kui välja tulema. Kas gaas neelab ikka veel soojust külma reservuaarist, nagu päris külmik tõmbab soojust oma sisemusest välja?

2 · Seadista

  1. Ava Carnot’ külmiku eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Samad 4 takti kui Carnot’ tsükli eksperimendis jooksevad pööratud järjekorras.
  2. Lülita sisse taktide kaupa töö näit ning jahutuse/kütte COP näidud.
  3. Loe tsükli iga takti (1 kuni 4) jaoks välja takti sihtruumala ja gaasi poolt selles taktis tehtud töö.

3 · Kogu andmeid

Takti numberTakti sihtruumala V (L)Gaasi töö selles taktis (J)
1
2
3
4

Visanda P-V diagramm, jälgides takte järjekorras. Võrdle liikumissuunda (päripäeva või vastupäeva) Carnot’ tsükli eksperimendi diagrammiga.

4 · Analüüsi

  1. Liida oma 4 takti tööväärtused — kogusumma (gaasi POOLT tehtud netotöö) peaks tulema negatiivne, mis tähendab, et gaasile TULEB netotööd juurde anda. Arvuta jahutuse COP = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 ja kütte COP = Th/(Th − Tc) = 2.0.
  2. Võrdle taktide järjekorda siin Carnot’ tsükli eksperimendi taktide järjekorraga. Selgita, kuidas lihtsalt samade 4 takti järjestuse pööramine muudab tsükli masinast (netotöö välja) külmikuks (netotöö sisse).

5 · Laienda

  1. Jahutus-COP 1,0 tähendab, et külmik liigutab 1 J soojust külmaruumist välja iga 1 J antud töö kohta. Kütte-COP 2,0 (soojuspumbarežiim) tähendab, et ta annab 2 J soojust soojaruumi 1 J töö kohta. Selgita, miks COP_heat on alati täpselt 1 võrra suurem kui COP_cool samade reservuaaride korral.
  2. Erinevalt masina kasutegurist (alati ≤ 1) võib COP ületada 1 — see ei riku energia jäävust. Selgita, miks COP > 1 on võimalik: täiendav antav energia pärineb jahutatavast reservuaarist, mitte ei teki mitte millestki.

Selle eksperimendi füüsika

Külmiku jahutusfaktor

Pööratud Carnot' tsükli jahutusnäitajat mõõdab COP_cool = Tc/(Th − Tc): kui palju soojust eemaldatakse külmaruumist ühe tööühiku kohta. Väiksemad temperatuurierinevused annavad parema (kõrgema) COP-i.

← Tagasi eksperimendi juurde

Termodünaamika

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte