ऊष्मागतिकी
स्टर्लिंग चक्र
दो समतापी रेखाएँ + दो समआयतनिक रेखाएँ, (कोई पुनर्जनक मॉडल नहीं)।
स्टर्लिंग चक्र — इंटरैक्टिव ऊष्मागतिकी सिमुलेशन। दो समतापी रेखाएँ + दो समआयतनिक रेखाएँ, (कोई पुनर्जनक मॉडल नहीं)। लाइव SI मापों और निर्देशित ट्यूटोरियल के साथ मुफ्त ब्राउज़र-आधारित वर्चुअल फिजिक्स लैब।
Stirling चक्र
दो isotherm + दो isochor (कोई पुनर्जनक मॉडल नहीं)।
स्टर्लिंग चक्र स्थिर-आयतन चरणों के दौरान ऊष्मा संचित करने और बाद में लौटाने के लिए एक रीजेनरेटर उपयोग करता है, आदर्श डिज़ाइन में कार्नो-जैसे प्रदर्शन के पास पहुँचते हुए। वास्तविक स्टर्लिंग इंजन जटिलता के बदले शांत संचालन और लचीले ऊष्मा स्रोत देते हैं।
- दो समताप + दो समआयतन (कोई पुनर्जनक मॉडल नहीं)
- आदर्श सीमा पर η_कार्नो
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
स्टर्लिंग चक्र 2 इज़ोटेर्मल पैरों और 2 आइसोकोरिक पैरों का उपयोग करता है, कोई रुद्धोष्म पैर बिल्कुल नहीं। इसकी दक्षता सैद्धांतिक रूप से कार्नोट मूल्य से मेल खा सकती है यदि एक आदर्श "पुनर्योजीकर्ता" आइसोकोरिक पैरों के बीच गर्मी को पुन: चक्रित करता है। एक आदर्श पुनर्योजी के बिना, क्या आपके द्वारा मापी जाने वाली सरल चक्र दक्षता कार्नोट सीमा से कम हो जाती है?
तौलने की भविष्यवाणी
- हाँ — पुनर्जनन-यंत्र (regenerator) के बिना इस चक्र की अपरिष्कृत दक्षता उन्हीं दो जलाशय-तापों के लिए कार्नोट सीमा से नीचे रहती है।
- पुनर्जनन की परवाह किए बिना दक्षता बिल्कुल कार्नोट सीमा के बराबर होती है।
- दक्षता कार्नोट सीमा से अधिक 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
- stirling-cycle प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। केवल इज़ोटेर्मल और आइसोकोरिक पैरों का उपयोग करके 600 K और 300 K के बीच 1 मोल आर्गन चक्र।
- per-leg कार्य रीडआउट और cycle-efficiency 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।
नियंत्रक समीकरण
कार्नोट साइकिल दक्षता पर बाध्य — η_c = 1 − Tc / Th
तापमान Tc और Th के बीच चलने वाला कोई भी चक्र - स्टर्लिंग शामिल - कार्नोट दक्षता से अधिक नहीं हो सकता है η_c = 1 - Tc/Th. एक वास्तविक (non-regenerated) स्टर्लिंग चक्र इस सीमा से कम हो जाता है क्योंकि यह अपने isochoric-cooling चरण के दौरान अप्रयुक्त गर्मी को डंप करता है।
मुद्रण योग्य वर्कशीट छात्रों से क्या काम करने के लिए कहती है
- पैरों की पुष्टि करें 2 और 4 (आइसोकोरिक) W = 0 दिखाएं। नेट चक्र कार्य के लिए सभी 4 पैरों के कार्य का योग करें, और चक्र की दक्षता रीडिंग की तुलना कार्नोट बाउंड η_c = 1 - 300 /600 = 0.5 से करें।
- इस चक्र की कच्ची दक्षता (आइसोकोरिक पैरों की गर्मी को पुनर्प्राप्त करने वाले एक आदर्श पुनर्योजी के बिना) 0.5 से नीचे रहती है। पहले नियम का उपयोग करते हुए समझाएं कि isochoric-cooling लेग के दौरान निकलने वाली गर्मी ऊर्जा का प्रतिनिधित्व क्यों करती है जिसे साधारण इंजन पुनर्प्राप्त नहीं कर पाता है।
जहाँ यह प्रयोगशाला से परे दिखाई देता है
- एक वास्तविक स्टर्लिंग इंजन एक रीजेनरेटर का उपयोग करता है - एक जाल जो आइसोकोरिक शीतलन के दौरान जारी गर्मी को संग्रहीत करता है और आइसोकोरिक हीटिंग के दौरान इसे वापस कर देता है। बताएं कि क्यों एक आदर्श पुनर्योजी इस चक्र को रुद्धोष्म पैरों के बिना भी कार्नोट दक्षता तक पहुंचने देगा।
- स्टर्लिंग इंजन आंतरिक दहन की आवश्यकता के बजाय किसी भी बाहरी ताप स्रोत (सौर, अपशिष्ट ताप, यहाँ तक कि अंतरिक्ष में तापमान अंतर) पर चलने के लिए बेशकीमती हैं। बाहरी हीटिंग वाला closed-cycle इंजन उन अनुप्रयोगों के लिए आकर्षक क्यों हो 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
- Stirling चक्र में आपका स्वागत है
- चैंबर चुनें
- चलाएँ दबाएँ
- पुनर्जनक चक्र
- गुण पैनल खोलें
- आपने कर दिखाया!
दृश्य बनाने के लिए इंटरैक्टिव सिमुलेशन खोलें, प्ले दबाएं, और लाइव माप और निर्देशित ट्यूटोरियल के साथ अन्वेषण करें।