Termodinamika
Stirling cycle
Dalawang isotherm + dalawang isochor na may regeneration.
Stirling cycle — interactive na Termodinamika simulation. Dalawang isotherm + dalawang isochor na may regeneration. Libreng browser-based virtual physics lab na may live na SI measurement at guided tutorial.
Stirling cycle
Dalawang isotherm + dalawang isochor na may regeneration.
Gumagamit ang Stirling cycle ng regenerator para iimbak ang init sa constant-volume na hakbang at ibalik ito mamaya, na lumalapit sa Carno-tulad na performance sa ideal na disenyo. Ipinalpalit ng tunay na Stirling engine ang komplikasyon sa mas tahimik na operasyon at flexible na source ng init.
- Two isotherms + regeneration
- η_Carnot sa ideal na limit
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 Stirling cycle ay gumagamit ng 2 isothermal at 2 isochoric na leg, walang adiabatic na leg. Maaari sanang tumugma ang efficiency nito sa Carnot value kung nagre-recycle ang perpektong "regenerator" ng init sa pagitan ng isochoric na leg. Kapag walang ideal na regenerator, kulang ba sa Carnot bound ang simpleng cycle efficiency na sinusukat mo?
Mga hulang timbangin
- Oo — kapag walang regenerator, mas mababa sa Carnot limit ang raw na efficiency ng cycle na ito para sa parehong dalawang temperatura ng reservoir.
- Eksaktong katumbas ng Carnot limit ang efficiency anuman ang regeneration.
- Lumalampas ang efficiency sa Carnot limit.
Mga papel ng variable
Ang itinatakda mo:
- Numero ng leg
Ang sinusukat mo:
- Target volume ng leg V (m³)
- Gawaing ginawa ng gas sa leg na ito (J)
Paano tumatakbo ang investigation
- Buksan ang stirling-cycle preset at pindutin ang I-reset. 1 mol ng argon ay umiikot sa pagitan ng 600 K at 300 K gamit ang isothermal at isochoric na leg lamang.
- I-enable ang per-leg work readout at cycle-efficiency 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 Bound sa Cycle Efficiency — η_c = 1 − Tc / Th
Walang cycle na gumagana sa pagitan ng temperatura Tc at Th — kabilang ang Stirling — na makalampas sa Carnot efficiency η_c = 1 − Tc/Th. Nahuhuli ang tunay (hindi regenerated) na Stirling cycle sa hangganang ito dahil itinatapon ito ng hindi nababawing init sa isochoric-cooling leg nito.
Ang hinihingi sa mga estudyante na kalkulahin ng napi-print na worksheet
- Kumpirmahing W = 0 ang leg 2 at 4 (isochoric). I-sum ang gawain ng 4 leg para sa net cycle work, at ihambing ang efficiency reading ng cycle sa Carnot bound na η_c = 1 − 300/600 = 0.5.
- Ang raw na efficiency ng cycle na ito (walang ideal na regenerator na nabawi ang init ng isochoric na leg) ay nananatili sa ibaba ng 0.5. Ipaliwanag, gamit ang unang batas, kung bakit ang initong itinataguyod sa isochoric-cooling leg ay kumakatawan sa enerhiyang hindi nababawi ng simpleng engine.
Saan ito lumilitaw lampas sa lab
- Gumagamit ang tunay na Stirling engine ng regenerator — mesh na nag-iimbak ng init na inilabas sa isochoric cooling at ibinabalik sa isochoric heating. Ipaliwanag kung bakit papayagan ng perpektong regenerator ang cycle na ito na lumapit sa Carnot efficiency kahit walang adiabatic na leg.
- Pinahahalagahan ang mga Stirling engine dahil gumagawa ito sa kahit anong external na source ng init (solar, waste heat, mga pagkakaiba ng temperatura sa kalawakan) sa halip na nangangailangan ng internal combustion. Bakit maaaring kaakit-akit ang closed-cycle engine na may external heating para sa mga application na iyon?
- 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 Stirling Cycle
- Piliin ang chamber
- Pindutin ang I-play
- Regenerative cycle
- 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