Termodinamika
Carnot cycle
Ang pinaka-efficient na cycle: η = 1 − Tc/Th.
Carnot cycle — interactive na Termodinamika simulation. Ang pinaka-efficient na cycle: η = 1 − Tc/Th. Libreng browser-based virtual physics lab na may live na SI measurement at guided tutorial.
Carnot efficiency
Ang pinaka-efficient na cycle: η = 1 − Tc/Th.
Gumagawa nang reversible sa pagitan ng dalawang reservoir ang Carnot engine. Bawat leg ay isothermal (pagpapalitan ng init sa nakatakdang T) o adiabatic (walang init). Walang tunay na engine na makalampas sa efficiency na ito dahil ang irreversibility ay nagtatapon ng mapapakinabang na enerhiya bilang entropy production.
- η = 1 − T_c/T_h
- Pinakamataas na η
Investigation brief
Iplano ang tanong bago mo buksan ang lab
Ang brief ay kapareho ng prerendered na page: driving question, magkatunggaling hula, papel ng variable, governing law, setup, pagtatasa at prompt ng pagpapalawak — nananatiling nakikita at sa ganitong pagkakasunod.
Pangunahing tanong
Ang Carnot engine ay dinadala ang gas sa 4 leg (isothermal expansion, adiabatic expansion, isothermal compression, adiabatic compression) pabalik sa starting estado nito. Bago ba ang internal energy ng gas sa isang kumpletong cycle?
Mga hulang timbangin
- Tumataas ang internal energy sa cycle, dahil may net positibong gawain ang gas.
- Bumabalik ang internal energy sa starting value nito — zero net na pagbabago sa saradong cycle.
- Bumababa ang internal energy sa cycle.
Mga papel ng variable
Ang itinatakda mo:
- Numero ng leg
Ang sinusukat mo:
- Target volume ng leg V (L)
- Gawaing ginawa ng gas sa leg na ito (J)
Paano tumatakbo ang investigation
- Buksan ang carnot-cycle preset at pindutin ang I-reset. 1 mol ng argon (f = 3) ay umiikot sa pagitan ng 600 K hot reservoir at 300 K cold reservoir.
- I-enable ang per-leg work readout.
- Para sa bawat leg ng cycle (1 hanggang 4), basahin ang target volume ng leg at gawaing ginawa ng gas sa leg na iyon.
Governing equation
Carnot Efficiency — η_c = 1 − Tc / Th
Ang pinakamataas na posibleng efficiency ng kahit anong heat engine na gumagana sa pagitan ng hot reservoir na Th at cold reservoir na Tc ay nakadepende lamang sa ratio ng temperatura nila: η_c = 1 − Tc/Th.
Ang hinihingi sa mga estudyante na kalkulahin ng napi-print na worksheet
- I-add ang work value ng 4 leg. Ihambing ang kabuuan sa nR(Th − Tc)·ln(2) (tinataya, para sa volume ratio ng cycle na ito), at ihambing ang efficiency ng cycle η = W_net/Qin sa Carnot value na η_c = 1 − Tc/Th = 1 − 300/600 = 0.5.
- May positibong gawain ang dalawang leg (expansion) at negatibo ang dalawa (compression). Ipaliwanag kung bakit *net* na gawain pa rin sa buong cycle ang positibo, kaya heat engine ito at hindi walang-gawang loop.
Saan ito lumilitaw lampas sa lab
- Walang tunay na engine na gumagana sa parehong dalawang temperatura ng reservoir na tatalo sa Carnot efficiency. Ipaliwanag, gamit ang η_c = 1 − Tc/Th, kung bakit maabot lang ng engine ang 100% efficiency kung Tc = 0 K — pisikal na hindi maabot.
- Buong reversible na mga hakbang (isothermal at adiabatic, kapwa idealized na walang hanggang bagal) ang pagkakabuo ng Carnot cycle. Ipaliwanag kung bakit ang tunay na engine, na may friction at finite-speed na heat transfer, ay hindi kailanman masyadong makakaabot sa ideal na efficiency na ito.
- 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
- Mabuhay sa Carnot Cycle
- Piliin ang chamber
- Pindutin ang I-play
- Maximum efficiency
- Buksan ang Properties panel
- Nagawa mo ito!
Buksan ang interactive simulation para buuin ang scene, pindutin ang I-play, at tuklasin na may live na measurement at guided tutorial.
Heat Engines at Carnot Efficiency