Timthriall Carnot: Éifeachtúlacht Inneall Uasta Is Féidir

1 · Tuar

Iompraíonn inneall Carnot gás trí 4 chosán (leathnú isiteirmeach, leathnú aidiaibateach, comhbhrú isiteirmeach, comhbhrú aidiaibateach) ar ais go dtí a staid tosaigh. An athraíonn fuinneamh inmheánach an gháis i gcaitheamh aon timthriall iomláin amháin?

• Méadaíonn fuinneamh inmheánach thar an timthriall, ós rud é go ndéanann an gás obair ghlan dhearfach.
• Filleann fuinneamh inmheánach ar a luach tosaigh — náid athrú glan thar timthriall dúnta.
• Laghdaíonn fuinneamh inmheánach thar an timthriall.

2 · Socrú

1. Oscail an réamhshocrú carnot-cycle agus brúigh Athshocraigh. Déanann 1 mol d’argón (f = 3) timthriall idir cistín te 600 K agus cistín fuar 300 K.
2. Cumasaigh an tóireadóir oibre in aghaidh an chosáin.
3. Do gach cosán den timthriall (1 go 4), léigh toilleadh sprioc an chosáin agus an obair a dhéanann an gás le linn an chosáin sin.

3 · Bailigh Sonraí

Déan sceitse den léaráid P-V do na 4 chosán ar fad, ag marcáil an bhfuil gach cosán isiteirmeach nó aidiaibateach agus an ndéanann an gás obair dhearfach nó dhiúltach.

4 · Anailísigh

1. Suim luachanna oibre do 4 chosán. Cuir an t-iomlán i gcomórtas le nR(Th − Tc)·ln(2) (go gar, do chóimheasanna toillidh an timthrialla seo), agus cuir éifeachtúlacht an timthrialla η = W_net/Qin i gcomórtas leis an luach Carnot η_c = 1 − Tc/Th = 1 − 300/600 = 0.5.
2. Tá obair dhearfach ag dhá chosán (leathnú) agus obair dhiúltach ag dhá cheann (comhbhrú). Mínigh cén fáth go bhfuil an obair *ghlan* thar an timthriall iomlán dearfach fós, ionas gur inneall teasa atá ann seachas lúb nach ndéanann faic.

5 · Leathnaigh

1. Ní féidir le haon inneall fíor ag obair idir an dá theocht chistín céanna éifeachtúlacht Carnot a shárú. Mínigh, le η_c = 1 − Tc/Th, cén fáth nach bhféadfadh inneall 100% éifeachtúlacht a bhaint amach ach amháin má tá Tc = 0 K — dosroichte go fisiciúil.
2. Tógadh timthriall Carnot go hiomlán as céimeanna inaisiompaithe (isiteirmeacha agus aidiaibateacha, iad araon idéalaithe mar a bheadh siad thar a bheith mall). Mínigh cén fáth nach féidir le inneall fíor, ar bhfuil frithchuimil agus aistriú teasa teorann-ghasta aige i gcónaí, an éifeachtúlacht idéalach seo a shroichint go hiomlán riamh.

An Fhisic atá taobh thiar den Turgnamh seo

← Ar ais chuig an turgnamh

138 Bileog Saothair Fhisice Inphriontáilte Saor