Termodinamika

Refrigerator (reversed Carnot)

I-run kabaliktaran: ang ipinasok na gawain ay bumubomba ng init mula malamig patungong mainit (COP = Tc/(Th−Tc)).

Refrigerator (reversed Carnot) — interactive na Termodinamika simulation. I-run kabaliktaran: ang ipinasok na gawain ay bumubomba ng init mula malamig patungong mainit (COP = Tc/(Th−Tc)). Libreng browser-based virtual physics lab na may live na SI measurement at guided tutorial.

Refrigerator COP

I-run baliktad: ang pasok na gawain ay nagbubomba ng init malamig→mainit (COP = Tc/(Th−Tc)).

Ang refrigerator ay heat engine na pabaliktad: elektrikal na gawain ang nagpapatakbo ng init mula sa malamig na loob papunta sa mainit na kwarto. Ang coefficient of performance na COP = Q_c/W ay pwedeng lumampas sa 1 dahil mas malaki ang naipumbombang init kaysa ibinigay na gawain — hindi tulad ng efficiency na laging ≤ 1.

• COP = T_c/(T_h−T_c)
• Work input

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 pag-run ng Carnot cycle pabaliktad ay ginagawang refrigerator ang engine — papasok na ang net na gawain sa halip na lumabas. Sumisipsip pa rin ba ang gas ng init mula sa cold reservoir, gaya ng tunay na fridge na humihila ng init sa loob nito?

Mga hulang timbangin

• Hindi — pinapalitan din ng pag-reverse ng cycle kung aling reservoir ang sumisipsip ng init.
• Walang ipinagpapalit na init ang reversed cycle sa alinmang reservoir.
• Oo — sumisipsip ang reversed cycle ng init mula sa malamig na panig at nagtatatag ng mas maraming init sa mainit na panig, gamit ang input na gawain.

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

1. Buksan ang carnot-fridge preset at pindutin ang I-reset. Parehong 4 leg ng carnot-cycle ang tatakbo nang baligtad ang pagkakasunod.
2. I-enable ang per-leg work readout at cooling/heating COP readout.
3. 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

Refrigerator Coefficient of Performance — COP = Tc / (Th − Tc)

Ang cooling performance ng reversed Carnot cycle ay sinusukat ng COP_cool = Tc/(Th − Tc): gaano karaming init ang inaalis sa malamig na espasyo kada unit ng ibinigay na gawain. Mas maliliit na agwat ng temperatura ay mas mataas na COP.

Ang hinihingi sa mga estudyante na kalkulahin ng napi-print na worksheet

• I-sum ang work value ng 4 leg — dapat negatibo ang kabuuan (net na gawaing ginawa NG gas), ibig sabihin kailangang ibigay ang net na gawain SA gas. Kalkulahin ang cooling COP = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 at heating COP = Th/(Th − Tc) = 2.0.
• Ihambing ang pagkakasunod ng leg rito sa carnot-cycle. Ipaliwanag kung paano ang simpleng pagbaliktad ng pagkakasunod ng parehong 4 leg ay pumipihit ng engine (net na gawain palabas) papuntang refrigerator (net na gawain pasok).

Saan ito lumilitaw lampas sa lab

• Ang cooling COP na 1.0 ay nangangahulugang inilalabas ng fridge ang 1 J ng init sa malamig na espasyo kada 1 J ng gawaing ibinigay. Ang heating COP na 2.0 (heat pump mode) ay nangangahulugang 2 J ng init ang ibinibigay nito sa mainit na espasyo kada 1 J ng gawain. Ipaliwanag kung bakit laging eksaktong mas mataas nang 1 ang COP_heat kaysa COP_cool para sa parehong reservoir.
• Hindi tulad ng engine efficiency (laging ≤ 1), maaaring lumampas sa 1 ang COP — hindi ito paglabag sa konserbasyon ng enerhiya. Ipaliwanag kung bakit posible ang COP > 1: galing sa reservoir na pinalalamig ang sobrang enerhiyang naihahatid, hindi ginawa mula sa wala.

• 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

1. Mabuhay sa Carnot Fridge
2. Piliin ang chamber
3. Pindutin ang I-play
4. Refrigerator COP
5. Buksan ang Properties panel
6. 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.

Buksan ang Interactive Lab →

I-download ang lab sheet →

Heat Engines at Carnot Efficiency