कार्नोट चक्र में एन्ट्रॉपी संतुलन

1 · भविष्यवाणी

कार्नोट इंजन एक चरण में गर्म जलाशय के साथ और दूसरे चरण में ठंडे जलाशय के साथ गर्मी का आदान-प्रदान करता है। क्या गर्म जलाशय की एन्ट्रॉपी हानि वास्तव में ठंडे जलाशय की एन्ट्रॉपी लाभ को रद्द कर देती है?

• जलाशयों के एन्ट्रॉपी परिवर्तन रद्द नहीं होते; कुल मिलाकर एक शून्येतर नेट एन्ट्रॉपी परिवर्तन है।
• हाँ - एक प्रतिवर्ती (कार्नोट) चक्र के लिए, दो जलाशयों के एन्ट्रॉपी परिवर्तन बिल्कुल रद्द हो जाते हैं, जिससे शून्य शुद्ध एन्ट्रॉपी पीढ़ी मिलती है।
• जलाशय एन्ट्रॉपी परिवर्तन गैस के साथ आदान-प्रदान की गई गर्मी से संबंधित नहीं हैं।

2 · सेट अप

1. entropy-carnot प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। carnot-cycle के समान 4 -लेग कार्नोट चक्र 600 K और 300 K जलाशयों के बीच चलता है।
2. per-leg हीट रीडआउट सक्षम करें।
3. चक्र के प्रत्येक चरण (1 से 4 तक) के लिए, विनिमयित ऊष्मा को पढ़ें और उस चरण के एन्ट्रॉपी योगदान की गणना करें Q_leg/T_leg.

3 · डेटा एकत्रित करें

अपने 4 पैरों के एन्ट्रॉपी योगदान का योग करें। प्रत्येक पैर के योगदान को एक बार चार्ट के रूप में प्लॉट करें, जिसमें पैर 2 और 4 (एडियाबेटिक, Q = 0 ) शून्य दिखा रहे हैं।

4 · विश्लेषण करें

1. पुष्टि करें कि पैर 2 और 4 (एडियाबेटिक) शून्य एन्ट्रॉपी का योगदान करते हैं, क्योंकि परिभाषा के अनुसार उन पैरों के लिए Q = 0 है। पैरों 1 (Th = 600 K पर) और 3 (Tc = 300 K पर) से गैर-शून्य योगदान का योग करें।
2. लेग 1 के दौरान गैस द्वारा अवशोषित ऊष्मा गर्म जलाशय द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा बन जाती है; लेग 3 के दौरान गैस द्वारा छोड़ी गई गर्मी ठंडे जलाशय द्वारा अवशोषित गर्मी बन जाती है। बताएं कि पूरे चक्र में जलाशयों का संयुक्त एन्ट्रॉपी परिवर्तन शून्य क्यों हो जाता है।

5 · विस्तार

1. एक वास्तविक इंजन में घर्षण और finite-speed ताप हस्तांतरण होता है, दोनों अपरिवर्तनीय हैं। बताएं कि क्यों एक वास्तविक चक्र के जलाशय एन्ट्रॉपी परिवर्तन बिल्कुल रद्द नहीं होंगे, एक सकारात्मक शुद्ध एन्ट्रॉपी पीढ़ी दे रही है - और दूसरे नियम के लिए यह क्यों आवश्यक है कि शुद्ध पीढ़ी ≥ 0 हो।
2. कार्नोट चक्र की शून्य शुद्ध एन्ट्रॉपी पीढ़ी के कारण इसे 'प्रतिवर्ती' कहा जाता है - आप प्रत्येक पैर को पीछे की ओर चला सकते हैं और जलाशयों की स्थिति सहित सब कुछ पूर्ववत कर सकते हैं। बताएं कि सकारात्मक शुद्ध एन्ट्रॉपी पीढ़ी (जैसे घर्षण) वाली प्रक्रिया को इस तरह से पूर्ववत क्यों नहीं किया जा सकता है।

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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