उष्मागतिशास्त्र
स्टर्लिंग चक्र
पुनर्योजनासह दोन समतापी + दोन समघनफळी.
स्टर्लिंग चक्र — संवादी उष्मागतिशास्त्र सिम्युलेशन. पुनर्योजनासह दोन समतापी + दोन समघनफळी. थेट SI मापने व मार्गदर्शित ट्युटोरियलसह मोफत, ब्राउझरवर चालणारी आभासी भौतिकशास्त्र प्रयोगशाळा.
स्टर्लिंग चक्र
पुनर्योजनासह दोन समतापी + दोन समघनफळी.
स्टर्लिंग चक्र स्थिर-घनफळ पायऱ्यांदरम्यान उष्णता साठवणारा व नंतर परत देणारा पुनर्योजक वापरून आदर्श रचनेत कार्नोसारखी कामगिरी जवळ जाते. खरी स्टर्लिंग इंजिने गुंतागुंतीच्या जागी शांत चालणे व लवचीक उष्णता-स्रोत मिळवतात.
- दोन समतापी + पुनर्योजन
- आदर्श मर्यादेवर η_Carnot
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
स्टर्लिंग चक्र 2 समतापी व 2 समघनफळी पायऱ्या वापरते, रुद्धोष्म पायऱ्या अजिबात नाहीत. परफेक्ट "पुनर्योजक" समघनफळी पायऱ्यांदरम्यान उष्णता पुनर्चक्रित करू शकल्यास तिची कार्यक्षमता तत्त्वतः कार्नो मूल्याला जुळू शकते. आदर्श पुनर्योजक नसताना, तुम्ही मोजलेली साध्या चक्राची कार्यक्षमता कार्नो मर्यादेखाली राहते का?
विचारात घेण्याचे अनुमान
- हो — पुनर्योजक नसताना या चक्राची कच्ची कार्यक्षमता त्याच दोन भांडार-तापमानांसाठी कार्नो मर्यादेखाली.
- कार्यक्षमता पुनर्योजनाची पर्वा न करता नेमकी कार्नो मर्यादेइतकी.
- कार्यक्षमता कार्नो मर्यादेवर जाते.
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
- स्टर्लिंग-सायकल प्रीसेट उघडा व पुन्हा सेट दाबा. 1 mol आर्गॉन फक्त समतापी व समघनफळी पायऱ्या वापरून 600 K आणि 300 K दरम्यान चक्र करतो.
- प्रति-पायरी कार्य वाचन व चक्र-कार्यक्षमता वाचन सुरू करा.
- चक्राच्या प्रत्येक पायरीसाठी (1 ते 4), त्या पायरीचे लक्ष्य घनफळ व त्या पायरीत वायूने केलेले कार्य वाचा.
मूलभूत समीकरण
चक्र कार्यक्षमतेवर कार्नो मर्यादा — η_c = 1 − Tc / Th
Tc आणि Th दरम्यान चालणारे — स्टर्लिंगसह — कोणतेही चक्र कार्नो कार्यक्षमता η_c = 1 − Tc/Th ओलांडू शकत नाही. खरे (पुनर्योजन-नसलेले) स्टर्लिंग चक्र या मर्यादेखाली राहते कारण ते समघनफळी-शीतन पायरीत न परत घेतलेली उष्णता टाकते.
छापण्यायोग्य कार्यपत्रिका विद्यार्थ्यांकडून काय काढून घेते
- पायरी 2 व 4 (समघनफळी) W = 0 दाखवतात याची पुष्टी करा. निव्वळ चक्र-कार्यासाठी सर्व 4 पायर्यांची कार्य बेरीज करा, व चक्राचे कार्यक्षमता-वाचन कार्नो मर्यादा η_c = 1 − 300/600 = 0.5 शी तुलना करा.
- (आदर्श पुनर्योजक समघनफळी पायऱ्यांची उष्णता परत न घेता) या चक्राची कच्ची कार्यक्षमता 0.5 खाली राहते. प्रथम नियम वापरून, समघनफळी-शीतन पायरीत टाकलेली उष्णता म्हणजे साधे इंजिन परत न घेणारी ऊर्जा का ते स्पष्ट करा.
प्रयोगशाळेबाहेर हे कुठे दिसते
- खरे स्टर्लिंग इंजिन पुनर्योजक वापरते — जाळी जी समघनफळी शीतनात सुटलेली उष्णता साठवून समघनफळी तापनात परत देते. परफेक्ट पुनर्योजकामुळे हे चक्र रुद्धोष्म पायऱ्या नसतानाही कार्नो कार्यक्षमतेजवळ का जाऊ शकते ते स्पष्ट करा.
- स्टर्लिंग इंजिनांना कोणताही बाहेरचा उष्णता-स्रोत (सौर, वाया उष्णता, अवकाशातील तापमान-फरकही) चालवता येते म्हणून किंमत मिळते — आतल्या ज्वलनाची गरज नाही. बाहेरच्या तापनासह बंद-चक्र इंजिन त्या उपयोगांसाठी आकर्षक का असू शकते?
- 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
- स्टर्लिंग चक्रामध्ये स्वागत आहे
- कक्ष निवडा
- प्ले दाबा
- पुनर्योजी चक्र
- गुणधर्म पॅनेल उघडा
- तुम्ही केले!
दृश्य बांधण्यासाठी, प्ले दाबण्यासाठी आणि थेट मापने व मार्गदर्शित ट्युटोरियलसह एक्सप्लोर करण्यासाठी संवादी सिम्युलेशन उघडा.
ऊष्मा इंजिन व कार्नो कार्यक्षमता