उलटा कार्नोट चक्र: एक रेफ्रिजरेटर

1 · भविष्यवाणी

कार्नोट चक्र को पीछे की ओर चलाने से इंजन रेफ्रिजरेटर में बदल जाता है - नेटवर्क बाहर आने के बजाय अंदर चला जाता है। क्या गैस अभी भी ठंडे जलाशय से गर्मी को अवशोषित करती है, जैसे कोई वास्तविक फ्रिज अपने आंतरिक भाग से गर्मी को बाहर निकालता है?

नहीं - चक्र को उलटने से यह भी उलट जाता है कि कौन सा जलाशय गर्मी को अवशोषित करता है।
एक उलटा चक्र किसी भी जलाशय के साथ गर्मी का आदान-प्रदान नहीं करता है।
हाँ - उलटा चक्र ठंडे पक्ष से गर्मी को अवशोषित करता है और इसे करने के लिए इनपुट कार्य का उपयोग करके गर्म पक्ष में अधिक गर्मी डालता है।

2 · सेट अप

carnot-fridge प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। carnot-cycle के समान 4 पैर उल्टे क्रम में चलते हैं।
per-leg कार्य रीडआउट और cooling/heating COP 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।

3 · डेटा एकत्रित करें

पैर संख्या	पैर का लक्ष्य आयतन V (L)	इस पैर को गैस द्वारा पूरा किया गया कार्य (J)
1
2
3
4

पैरों को क्रम से बनाते हुए, पी-वी आरेख बनाएं। यात्रा की दिशा (दक्षिणावर्त या वामावर्त) की तुलना carnot-cycle प्रयोग के आरेख से करें।

4 · विश्लेषण करें

अपने 4 पैरों के कार्य मूल्यों का योग करें - कुल (गैस द्वारा किया गया शुद्ध कार्य) नकारात्मक आना चाहिए, जिसका अर्थ है कि गैस को शुद्ध कार्य की आपूर्ति की जानी चाहिए। कूलिंग COP = Tc/(Th - Tc) = 300 /(600−300) = 1.0 और हीटिंग COP = Th/(Th - Tc) = 2.0 की गणना करें।
यहाँ लेग ऑर्डर की तुलना carnot-cycle के लेग ऑर्डर से करें। बताएं कि कैसे समान 4 पैरों के क्रम को उलटने से साइकिल एक इंजन (नेट वर्क आउट) से रेफ्रिजरेटर (नेट वर्क इन) में बदल जाती है।

5 · विस्तार

1.0 के कूलिंग COP का मतलब है कि फ्रिज आपूर्ति किए गए प्रत्येक 1 J कार्य के लिए 1 J गर्मी को ठंडे स्थान से बाहर ले जाता है। 2.0 (हीट पंप मोड) के हीटिंग COP का मतलब है कि यह प्रति 1 J कार्य के लिए गर्म स्थान पर 2 J गर्मी पहुंचाता है। बताएं कि समान जलाशयों के लिए COP_heat हमेशा COP_cool से बिल्कुल 1 अधिक क्यों होती है।
इंजन दक्षता (हमेशा ≤ 1 ) के विपरीत, COP 1 से अधिक हो सकता है - यह ऊर्जा संरक्षण का उल्लंघन नहीं है। समझाएं कि COP > 1 क्यों संभव है: वितरित अतिरिक्त ऊर्जा भंडार के ठंडा होने से आती है, न कि किसी चीज़ से निर्मित होने से।

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

रेफ्रिजरेटर के प्रदर्शन का गुणांक

एक उलटे कार्नोट चक्र के शीतलन प्रदर्शन को COP_cool = Tc/(Th - Tc) द्वारा मापा जाता है: आपूर्ति की गई कार्य की प्रति इकाई ठंडे स्थान से कितनी गर्मी निकाली जाती है। छोटे तापमान अंतराल बेहतर (उच्च) सीओपी देते हैं।

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