열역학
냉장고 (역카르노)
역방향으로 작동: 투입된 일이 열을 저온에서 고온으로 펌핑합니다 (COP = Tc/(Th−Tc)).
냉장고 (역카르노) — 인터랙티브 열역학 시뮬레이션. 역방향으로 작동: 투입된 일이 열을 저온에서 고온으로 펌핑합니다 (COP = Tc/(Th−Tc)). 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
냉장고 COP
역방향으로 작동: 일을 넣어 열을 차가운 쪽에서 뜨거운 쪽으로 옮깁니다(COP = Tc/(Th−Tc)).
냉장고는 거꾸로 작동하는 열기관입니다: 전기적 일이 열을 차가운 내부에서 따뜻한 방으로 이동시킵니다. 성능계수 COP = Q_c/W는 1을 넘을 수 있는데, 이는 공급된 일보다 퍼올려진 열이 더 크기 때문입니다 — 항상 1 이하인 효율과는 다릅니다.
- COP = T_c/(T_h−T_c)
- 일 입력
조사 개요
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운전 질문
카르노 사이클을 역방향으로 실행하면 엔진이 냉장고로 변합니다. 즉, 네트워크 작업은 나오는 대신 안으로 들어갑니다. 실제 냉장고가 내부에서 열을 빼내는 것처럼 가스는 여전히 차가운 저장소에서 열을 흡수합니까?
검토할 예측
- 아니요. 사이클을 역전시키면 열을 흡수하는 저장소도 역전됩니다.
- 역순환은 어느 저장소와도 열을 교환하지 않습니다.
- 그렇습니다. 역사이클은 차가운 쪽에서 열을 흡수하고 더 많은 열을 뜨거운 쪽으로 내보냅니다. 이를 위해 입력 작업을 사용합니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 다리 번호
측정하는 것:
- 다리의 목표 볼륨 V (L)
- 이 다리에 가스가 수행한 작업 (J)
실험 진행 방법
- carnot-fridge 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. carnot-cycle와 동일한 4개의 다리가 역순으로 실행됩니다.
- per-leg 작업 판독값과 냉방/난방 COP 판독값을 활성화합니다.
- 주기의 각 구간(1~4)에 대해 구간의 목표 부피와 해당 구간 동안 가스가 수행한 작업을 읽습니다.
지배방정식
냉장고 성능계수 — COP = Tc / (Th − Tc)
역 카르노 사이클의 냉각 성능은 COP_cool = Tc/(Th − Tc)로 측정됩니다. 즉, 공급된 작업 단위당 차가운 공간에서 제거되는 열의 양입니다. 온도 차이가 작을수록 COP가 더 좋아집니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 4개 다리의 작업 값을 합산합니다. 전체(가스에 의해 수행된 순 작업)는 음수가 되어야 합니다. 즉, 순 작업이 가스에 공급되어야 함을 의미합니다. 냉각 COP = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 및 가열 COP = Th/(Th − Tc) = 2.0을 계산합니다.
- 여기의 다리 순서를 carnot-cycle 의 다리 순서와 비교하세요. 동일한 4개 다리의 순서를 간단히 바꾸는 것이 엔진(순 운동 출력)에서 냉장고(순 운동 입력)로 사이클을 바꾸는 방법을 설명하십시오.
실험 밖에서의 활용
- 냉각 COP 1.0은 냉장고가 공급된 일 1J마다 차가운 공간에서 1J의 열을 이동한다는 것을 의미합니다. 난방 COP 2.0(히트펌프 모드)은 일 1J당 따뜻한 공간에 2J의 열을 전달한다는 의미입니다. 동일한 저장소에 대해 COP_heat가 항상 COP_cool보다 정확히 1 더 많은 이유를 설명하십시오.
- 엔진 효율(항상 ≤ 1)과 달리 COP는 1을 초과할 수 있습니다. 이는 에너지 보존을 위반하는 것이 아닙니다. COP > 1이 가능한 이유를 설명하십시오. 전달된 추가 에너지는 무에서 생성되는 것이 아니라 냉각되는 저장소에서 나옵니다.
- 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
- 카르노 냉장고에 오신 것을 환영합니다
- 챔버 선택
- 재생을 누르세요
- 냉장고 COP
- 검사기 열기
- 잘 하셨습니다!
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