उष्मागतिशास्त्र

रेफ्रिजरेटर (उलट कार्नो)

उलट चालवा: आत जाणारे कार्य उष्णता थंड→गरम पंप करते (COP = Tc/(Th−Tc)).

रेफ्रिजरेटर (उलट कार्नो) — संवादी उष्मागतिशास्त्र सिम्युलेशन. उलट चालवा: आत जाणारे कार्य उष्णता थंड→गरम पंप करते (COP = Tc/(Th−Tc)). थेट SI मापने व मार्गदर्शित ट्युटोरियलसह मोफत, ब्राउझरवर चालणारी आभासी भौतिकशास्त्र प्रयोगशाळा.

रेफ्रिजरेटर COP

उलट चालवा: आत जाणारे कार्य उष्णता थंड→गरम पंप करते (COP = Tc/(Th−Tc)).

रेफ्रिजरेटर म्हणजे उलट चालणारे उष्मा इंजिन: विद्युत कार्य थंड आतल्या भागातून गरम खोलीकडे उष्णता नेते. कार्यक्षमता गुणांक COP = Q_c/W हा 1 पेक्षा जास्त असू शकतो कारण पंप केलेली उष्णता दिलेल्या कार्यापेक्षा जास्त — कार्यक्षमतेप्रमाणे नाही, जी नेहमी ≤ 1.

• COP = T_c/(T_h−T_c)
• कार्य-इनपुट

अन्वेषण सारांश

प्रयोगशाळा उघडण्यापूर्वी प्रश्नच आखा

सारांश पूर्व-स्वरूपित पानासारखाच आहे: मार्गदर्शक प्रश्न, स्पर्धक अनुमान, चलांच्या भूमिका, प्रमुख नियम, मांडणी, विश्लेषण व विस्तार सूचना दिसत राहतात आणि याच क्रमाने.

मार्गदर्शक प्रश्न

कार्नो चक्र उलट चालवल्यावर इंजिन रेफ्रिजरेटर बनते — निव्वळ कार्य बाहेर येण्याऐवजी आत जाते. वायू अजूनही थंड भांडाऱ्यातून उष्णता शोषतो का, खऱ्या फ्रिजप्रमाणे आतील भागातून उष्णता काढतो?

विचारात घेण्याचे अनुमान

• नाही — चक्र उलट केल्यावर कोण भांडार उष्णता शोषते तेही उलट होते.
• उलट चक्र कोणत्याही भांडाऱ्याशी उष्णता देवाणघेवाण करत नाही.
• हो — उलट चक्र थंड बाजूतून उष्णता शोषून गरम बाजूत अधिक उष्णता टाकते, ते करण्यासाठी इनपुट कार्य वापरून.

चलांच्या भूमिका

तुम्ही काय निश्चित करता:

• पायरी क्रमांक

तुम्ही काय मापता:

• पायरीचे लक्ष्य घनफळ V (L)
• या पायरीत वायूने केलेले कार्य (J)

तपासणी कशी चालते

1. कार्नो-फ्रिज प्रीसेट उघडा व पुन्हा सेट दाबा. कार्नो-चक्राच्या त्याच 4 पायऱ्या उलट क्रमाने चालतात.
2. प्रति-पायरी कार्य वाचन, व शीतन/तापन COP वाचने सुरू करा.
3. चक्राच्या प्रत्येक पायरीसाठी (1 ते 4), त्या पायरीचे लक्ष्य घनफळ व त्या पायरीत वायूने केलेले कार्य वाचा.

मूलभूत समीकरण

रेफ्रिजरेटर कार्यक्षमता गुणांक — COP = Tc / (Th − Tc)

उलट कार्नो चक्राची शीतन कामगिरी COP_cool = Tc/(Th − Tc) मोजली जाते: प्रति एकक पुरवलेल्या कार्यासाठी थंड जागेतून काढलेली उष्णता. लहान तापमान-अंतरे चांगली (जास्त) COP देतात.

छापण्यायोग्य कार्यपत्रिका विद्यार्थ्यांकडून काय काढून घेते

• तुमच्या 4 पायर्यांची कार्य मूल्ये बेरीज करा — बेरजा (वायूने केलेले निव्वळ कार्य) ऋण येतो, म्हणजे निव्वळ कार्य वायूला पुरवावे लागते. शीतन COP = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 व तापन COP = Th/(Th − Tc) = 2.0 काढा.
• इथील पायरी-क्रम कार्नो-चक्राच्या पायरी-क्रमाशी तुलना करा. त्याच 4 पायऱ्यांची मालिका उलट केल्यावर चक्र इंजिन (निव्वळ कार्य बाहेर) पासून रेफ्रिजरेटर (निव्वळ कार्य आत) मध्ये कसे बदलते ते स्पष्ट करा.

प्रयोगशाळेबाहेर हे कुठे दिसते

• 1.0 शीतन COP म्हणजे प्रत्येक 1 J कार्यासाठी फ्रिज थंड जागेतून 1 J उष्णता बाहेर काढतो. 2.0 तापन COP (उष्णता-पंप पद्धत) म्हणजे प्रत्येक 1 J कार्यासाठी गरम जागेत 2 J उष्णता देतो. त्याच भांडाऱ्यांसाठी COP_heat नेमका COP_cool पेक्षा 1 जास्त का असतो ते स्पष्ट करा.
• इंजिन कार्यक्षमतेप्रमाणे नाही (नेहमी ≤ 1), COP 1 पेक्षा जास्त असू शकतो — तरी ती ऊर्जा संवरकतेचा भंग नाही. COP > 1 कसा शक्य आहे ते स्पष्ट करा: दिलेली अतिरिक्त ऊर्जा शीत केल्या जाणाऱ्या भांडाऱ्यातून येते, सुन्यातून निर्माण होत नाही.

• 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. कार्नो रेफ्रिजरेटरमध्ये स्वागत आहे
2. कक्ष निवडा
3. प्ले दाबा
4. रेफ्रिजरेटर COP
5. गुणधर्म पॅनेल उघडा
6. तुम्ही केले!

दृश्य बांधण्यासाठी, प्ले दाबण्यासाठी आणि थेट मापने व मार्गदर्शित ट्युटोरियलसह एक्सप्लोर करण्यासाठी संवादी सिम्युलेशन उघडा.

संवादी प्रयोगशाळा उघडा →

कार्यपत्रिका डाउनलोड करा →

ऊष्मा इंजिन व कार्नो कार्यक्षमता