ऊष्मागतिकी
कार्नो चक्र
सर्वाधिक दक्ष चक्र: η = 1 − Tc/Th।
कार्नो चक्र — इंटरैक्टिव ऊष्मागतिकी सिमुलेशन। सर्वाधिक दक्ष चक्र: η = 1 − Tc/Th। लाइव SI मापों और निर्देशित ट्यूटोरियल के साथ मुफ्त ब्राउज़र-आधारित वर्चुअल फिजिक्स लैब।
कार्नो दक्षता
सर्वाधिक दक्ष चक्र: η = 1 − Tc/Th।
एक कार्नो इंजन दो जलाशयों के बीच उत्क्रमणीय रूप से काम करता है। हर चरण या तो समतापीय (स्थिर T पर ऊष्मा विनिमय) या रुद्धोष्म (कोई ऊष्मा नहीं) होता है। कोई भी वास्तविक इंजन इस दक्षता को पार नहीं कर सकता क्योंकि अनुत्क्रमणीयता उपयोगी ऊर्जा को एन्ट्रॉपी उत्पादन के रूप में बर्बाद करती है।
- η = 1 − T_c/T_h
- अधिकतम η
जाँच संक्षिप्त
प्रयोगशाला खोलने से पहले प्रश्न की योजना बनाएं
यह संक्षिप्त विवरण प्रीरेंडर किए गए पेज जैसा है: मुख्य प्रश्न, प्रतिस्पर्धी पूर्वानुमान, चरों की भूमिकाएँ, लागू नियम, सेटअप तथा विश्लेषण और विस्तार के संकेत इसी क्रम में दिखाई देते हैं।
ड्राइविंग प्रश्न
एक कार्नोट इंजन 4 पैरों (इज़ोटेर्मल विस्तार, एडियाबेटिक विस्तार, इज़ोटेर्मल संपीड़न, एडियाबेटिक संपीड़न) के माध्यम से गैस को उसकी प्रारंभिक स्थिति में वापस ले जाता है। क्या गैस की आंतरिक ऊर्जा एक पूर्ण चक्र में बदलती है?
तौलने की भविष्यवाणी
- चक्र के दौरान आंतरिक ऊर्जा बढ़ती है, क्योंकि गैस शुद्ध सकारात्मक कार्य करती है।
- आंतरिक ऊर्जा अपने शुरुआती मूल्य पर लौट आती है - एक बंद चक्र पर शून्य शुद्ध परिवर्तन।
- चक्र के दौरान आंतरिक ऊर्जा घटती जाती है।
परिवर्तनशील भूमिकाएँ
आपने क्या सेट किया:
- पैर संख्या
आप क्या मापते हैं:
- पैर का लक्ष्य आयतन V (L)
- इस पैर को गैस द्वारा पूरा किया गया कार्य (J)
जाँच कैसे चलती है
- carnot-cycle प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। 1 मोल आर्गन (f = 3 ) एक 600 K गर्म जलाशय और एक 300 K ठंडे जलाशय के बीच चक्र करता है।
- per-leg कार्य रीडआउट सक्षम करें।
- चक्र के प्रत्येक चरण (1 से 4 तक) के लिए, चरण की लक्षित मात्रा और उस चरण के दौरान गैस द्वारा किए गए कार्य को पढ़ें।
शासक समीकरण
कार्नोट दक्षता — η_c = 1 − Tc / Th
गर्म जलाशय Th और ठंडे जलाशय Tc के बीच चलने वाले किसी भी ताप इंजन की अधिकतम संभव दक्षता केवल उनके तापमान अनुपात पर निर्भर करती है: η_c = 1 - Tc/Th.
मुद्रण योग्य वर्कशीट छात्रों से क्या काम करने के लिए कहती है
- अपने 4 पैरों के कार्य मान जोड़ें। कुल की तुलना nR(Th - Tc)·ln(2) (लगभग, इस चक्र के आयतन अनुपात के लिए) से करें, और चक्र की दक्षता η = W_net/Qin की तुलना कार्नोट मान η_c = 1 - Tc/Th = 1 - 300 /600 से करें। = 0.5।
- दो पैरों में सकारात्मक कार्य (विस्तार) और दो में नकारात्मक कार्य (संपीड़न) होता है। बताएं कि पूरे चक्र में *नेट* कार्य अभी भी सकारात्मक क्यों है, जिससे यह do-nothing लूप के बजाय एक ताप इंजन बन गया है।
जहाँ यह प्रयोगशाला से परे दिखाई देता है
- समान दो जलाशय तापमानों के बीच चलने वाला कोई भी वास्तविक इंजन कार्नोट दक्षता को हरा नहीं सकता है। η_c = 1 - Tc/Th, का उपयोग करके समझाएं कि क्यों एक इंजन 100 % दक्षता तक तभी पहुंच सकता है जब Tc = 0 K - भौतिक रूप से पहुंच योग्य न हो।
- कार्नोट चक्र पूरी तरह से प्रतिवर्ती चरणों (इज़ोटेर्मल और एडियाबेटिक, दोनों को असीम रूप से धीमी गति से आदर्शित) से बनाया गया है। बताएं कि एक वास्तविक इंजन, जिसमें अनिवार्य रूप से घर्षण और finite-speed ताप हस्तांतरण होता है, कभी भी इस आदर्श दक्षता तक नहीं पहुंच सकता है।
- 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
- कार्नो चक्र में आपका स्वागत है
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