Apgrieztais Karno cikls: ledusskapis

1 · Prognozē

Karno cikla atpakaļgaitas darbināšana pārvērš dzinēju ledusskapī — neto darbs ieiet IEKŠĀ, nevis iznāk. Vai gāze joprojām uzņem siltumu no aukstā rezervuāra, kā īsts ledusskapis velkot siltumu ārā no sava iekšpuses?

2 · Iestati

  1. Atver Karno ledusskapja eksperimentu un nospied Atiestatīt. Tie paši 4 posmi kā Karno ciklā darbojas apgrieztā secībā.
  2. Ieslēdz darbu pa posmiem un dzesēšanas/sildīšanas COP rādījumus.
  3. Katram cikla posmam (1 līdz 4) nolasi posma mērķa tilpumu un gāzes veikto darbu šajā posmā.

3 · Vāc datus

Posma numursPosma mērķa tilpums V (L)Gāzes veiktais darbs šajā posmā (J)
1
2
3
4

Uzzīmē P–V diagrammu, izsekojot posmus secībā. Salīdzini ceļošanas virzienu (pulksteņrādītāja vai pretēji) ar Karno cikla eksperimenta diagrammu.

4 · Analizē

  1. Saskaiti savu 4 posmu darba vērtības — kopsummai (gāzes veiktais neto darbam) vajadzētu iznākt negatīvai, nozīmējot, ka neto darbs jāpievada gāzei. Izrēķini dzesēšanas COP = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 un sildīšanas COP = Th/(Th − Tc) = 2.0.
  2. Salīdzini posmu secību šeit ar Karno cikla posmu secību. Izskaidro, kā tikai to pašu 4 posmu secības apgriešana pārvērš ciklu no dzinēja (neto darbs ārā) ledusskapī (neto darbs iekšā).

5 · Paplašina

  1. Dzesēšanas COP 1.0 nozīmē, ka ledusskapis pārvieto 1 J siltuma ārā no aukstās telpas uz katru 1 J pievienotā darba. Sildīšanas COP 2.0 (siltumsūkņa režīms) nozīmē, ka tas nodod 2 J siltuma siltajai telpai uz 1 J darba. Izskaidro, kāpēc COP_heat vienmēr ir tieši par 1 vairāk nekā COP_cool tiem pašiem rezervuāriem.
  2. Atšķirībā no dzinēja lietderības (vienmēr ≤ 1), COP var pārsniegt 1 — tas nav enerģijas saglabāšanās pārkāpums. Izskaidro, kāpēc COP > 1 ir iespējams: papildu piegādātā enerģija nāk no dzesējamā rezervuāra, nevis radīta no nekā.

Fizika aiz šī eksperimenta

Ledusskapja dzesēšanas koeficients

Apgriezta Karno cikla dzesēšanas veiktspēju mēra ar COP_cool = Tc/(Th − Tc): cik daudz siltuma tiek noņemts no aukstās telpas uz darba vienību. Mazāki temperatūru spraugas dod labāku (augstāku) COP.

← Atpakaļ pie eksperimenta

Termodinamika

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas