Termodinamika
Rashladni stroj (obrnuti Carnot)
Radi obrnuto: ulazni rad crpi toplinu iz hladnog u vrući (COP = Tc/(Th−Tc)).
Rashladni stroj (obrnuti Carnot) — interaktivna simulacija: Termodinamika. Radi obrnuto: ulazni rad crpi toplinu iz hladnog u vrući (COP = Tc/(Th−Tc)). Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
COP rashladnog stroja
Radi obrnuto: ulazni rad crpi toplinu iz hladnog u vrući (COP = Tc/(Th−Tc)).
Rashladni stroj je toplinski stroj unatrag: električni rad tjera toplinu iz hladne unutrašnjosti u toplu sobu. Faktor hlađenja COP = Q_c/W može premašiti 1 jer je crpljena toplina veća od dovedenog rada — za razliku od korisnosti, koja je uvijek ≤ 1.
- COP = T_c/(T_h−T_c)
- Ulazni rad
Sažetak istraživanja
Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij
Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.
Središnje pitanje
Vrtanjem Carnotovog ciklusa unatrag stroj postaje rashladni uređaj — neto rad ulazi umjesto da izlazi. Apsorbira li plin i dalje toplinu iz hladnog spremnika, kao pravi hladnjak koji izvlači toplinu iz unutrašnjosti?
Predviđanja za odvagnuti
- Ne — obrtanje ciklusa također obrće koji spremnik apsorbira toplinu.
- Obrnuti ciklus ne izmjenjuje topline ni s jednim spremnikom.
- Da — obrnuti ciklus apsorbira toplinu s hladne strane i istovaruju više topline na vruću stranu, koristeći ulazni rad za to.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Broj dionice
Što mjeriš:
- Ciljni volumen dionice V (L)
- Rad plina u ovoj dionici (J)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav carnot-fridge i pritisni Resetiraj. Iste 4 dionice kao u carnot-cycle rade obrnutim redom.
- Omogući očitanje rada po dionici i očitanja COP-a hlađenja/grijanja.
- Za svaku dionicu ciklusa (1 do 4), očitaj ciljni volumen dionice i rad plina tijekom te dionice.
Odgovarajuća jednadžba
Faktor hlađenja rashladnog stroja — COP = Tc / (Th − Tc)
Hlađenje obrnutog Carnotovog ciklusa mjeri se s COP_cool = Tc/(Th − Tc): koliko se topline uklanja iz hladnog prostora po jedinici dovedenog rada. Manje temperaturne razlike daju bolji (viši) COP.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Zbroji svoje vrijednosti rada 4 dionice — ukupan (neto rad plina) trebao bi ispasti negativan, što znači da se neto rad mora DOVODITI plinu. Izračunaj COP hlađenja = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 i COP grijanja = Th/(Th − Tc) = 2.0.
- Usporedi redoslijed dionica ovdje s redoslijedom u carnot-cycle. Objasni kako puko obrtanje slijeda istih 4 dionice preokreće ciklus iz motora (neto rad van) u rashladni stroj (neto rad unutra).
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- COP hlađenja od 1.0 znači da hladnjak premješta 1 J topline iz hladnog prostora za svaki 1 J dovedenog rada. COP grijanja od 2.0 (način toplotne pumpe) znači da isporučuje 2 J topline toplom prostoru po 1 J rada. Objasni zašto je COP_heat uvijek točno 1 više od COP_cool za iste spremnike.
- Za razliku od korisnosti motora (uvijek ≤ 1), COP može premašiti 1 — i to nije povreda očuvanja energije. Objasni zašto je COP > 1 moguć: dodatna isporučena energija dolazi iz spremnika koji se hladi, a ne stvara se ni iz čega.
- 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
- Dobro došli u Carnotov rashladni stroj
- Odaberi komoru
- Pritisni Pokreni
- COP rashladnog stroja
- Otvori ploču Svojstva
- Uspjelo ti je!
Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Otvori interaktivni laboratorij →
Toplinski strojevi i Carnotova korisnost