Termodinamika

Lemari es (Carnot terbalik)

Dijalankan terbalik: kerja yang diberikan memompa kalor dari dingin ke panas (COP = Tc/(Th−Tc)).

Lemari es (Carnot terbalik) — simulasi Termodinamika interaktif. Dijalankan terbalik: kerja yang diberikan memompa kalor dari dingin ke panas (COP = Tc/(Th−Tc)). Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.

COP dari pendingin

Berfungsi terbalik: usaha memompa panas dari dingin ke panas (COP = Tc/(Th−Tc)).

Sebuah lemari es adalah sebuah mesin panas yang dijalankan terbalik: kerja listrik mendorong panas dari bagian dalam yang dingin ke ruangan yang hangat. Koefisien performa COP = Q_c/W dapat melebihi 1 karena panas yang dipompa lebih besar daripada kerja yang diberikan — berbeda dengan efisiensi, yang selalu ≤ 1.

• COP = T_c/(T_h−T_c)
• Masukan kerja

Singkat investigasi

Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab

Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.

Pertanyaan mengemudi

Menjalankan siklus Carnot mundur akan mengubah mesin menjadi lemari es - kerja bersih masuk bukannya keluar. Apakah gas masih menyerap panas dari reservoir dingin, seperti lemari es sungguhan yang mengeluarkan panas dari dalamnya?

Prediksi untuk ditimbang

• Tidak - membalikkan siklus juga membalikkan reservoir mana yang menyerap panas.
• Siklus terbalik tidak menukar panas dengan reservoir mana pun.
• Ya — siklus terbalik menyerap panas dari sisi dingin dan membuang lebih banyak panas ke sisi panas, menggunakan kerja masukan untuk melakukannya.

Peran variabel

Apa yang Anda tetapkan:

• Nomor kaki

Apa yang Anda ukur:

• Volume target kaki V (L)
• Usaha yang dilakukan dengan gas pada kaki ini (J)

Bagaimana penyelidikannya berjalan

1. Buka preset carnot-kulkas dan tekan Reset. Keempat kaki yang sama seperti siklus carnot dijalankan dengan urutan terbalik.
2. Aktifkan pembacaan pekerjaan per kaki, dan pembacaan COP pendinginan/pemanasan.
3. Untuk setiap bagian siklus (1 sampai 4), bacalah volume target pada bagian tersebut dan usaha yang dilakukan oleh gas pada bagian tersebut.

Persamaan yang mengatur

Koefisien Kinerja Kulkas — COP = Tc / (Th − Tc)

Kinerja pendinginan siklus Carnot terbalik diukur dengan COP_cool = Tc/(Th − Tc): berapa banyak panas yang dipindahkan dari ruang dingin per unit kerja yang diberikan. Kesenjangan suhu yang lebih kecil menghasilkan COP yang lebih baik (lebih tinggi).

Apa yang diminta siswa untuk dikerjakan oleh lembar kerja yang dapat dicetak

• Jumlahkan nilai kerja kaki 4 Anda — total (usaha bersih yang dilakukan OLEH gas) harusnya negatif, yang berarti usaha bersih harus disuplai ke gas. Hitung pendinginan COP = Tc/(Th − Tc) = 300 /(600−300) = 1.0 dan pemanasan COP = Th/(Th − Tc) = 2.0 .
• Bandingkan urutan kaki di sini dengan urutan kaki siklus carnot. Jelaskan bagaimana membalikkan urutan 4 kaki yang sama akan membalik siklus dari mesin (usaha bersih keluar) menjadi lemari es (usaha bersih masuk).

Di mana hal ini muncul di luar lab

• COP pendinginan sebesar 1,0 berarti lemari es mengeluarkan 1 J panas dari ruang dingin untuk setiap 1 J kerja yang diberikan. COP pemanasan sebesar 2,0 (mode pompa panas) berarti ia menyalurkan 2 J panas ke ruang hangat per 1 J kerja. Jelaskan mengapa COP_heat selalu tepat 1 lebih banyak daripada COP_cool untuk reservoir yang sama.
• Berbeda dengan efisiensi mesin (selalu ≤ 1), COP dapat melebihi 1 — hal ini bukan merupakan pelanggaran terhadap konservasi energi. Jelaskan mengapa COP > 1 mungkin terjadi: energi ekstra yang dihasilkan berasal dari reservoir yang didinginkan, bukan diciptakan dari ketiadaan.

• 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

1. Selamat datang di lemari es Carnot
2. Pilih ruang
3. Tekan Putar
4. COP dari pendingin
5. Buka inspektur
6. Berhasil!

Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.

Buka Lab Interaktif →

Unduh lembar lab →

Mesin Kalor & Efisiensi Carnot