Reversed Carnot Cycle: Isang Refrigerator
1 · Humula
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?
- 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.
2 · Mag-set Up
- Buksan ang carnot-fridge preset at pindutin ang I-reset. Parehong 4 leg ng carnot-cycle ang tatakbo nang baligtad ang pagkakasunod.
- I-enable ang per-leg work readout at cooling/heating COP 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.
3 · Mangulekta ng Data
| Numero ng leg | Target volume ng leg V (L) | Gawaing ginawa ng gas sa leg na ito (J) |
|---|---|---|
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 |
I-sketch ang P-V diagram, tinutunton ang mga leg nang sunod-sunod. Ihambing ang direksyon ng paglalakbay (clockwise o counterclockwise) sa diagram ng carnot-cycle experiment.
4 · Mag-analisa
- 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).
5 · Palawakin
- 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.
Ang Physics sa Likod ng Experiment na Ito
Refrigerator Coefficient of Performance
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.