Termodinamik
Kitaran Carnot
Kitaran paling cekap: η = 1 − Tc/Th.
Kitaran Carnot — simulasi Termodinamik interaktif. Kitaran paling cekap: η = 1 − Tc/Th. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Kecekapan Carnot
Kitaran paling cekap: η = 1 − Tc/Th.
Enjin Carnot beroperasi secara boleh balik antara dua takungan. Setiap kaki sama ada isoterma (pertukaran haba pada T tetap) atau adiabatik (tiada haba). Tiada enjin sebenar boleh melebihi kecekapan ini kerana ketidakbolehbalikan membazirkan tenaga berguna sebagai pengeluaran entropi.
- η = 1 − T_c/T_h
- η maksimum
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Enjin Carnot membawa gas melalui 4 kaki (pengembangan isoterma, pengembangan adiabatik, mampatan isoterma, mampatan adiabatik) kembali ke keadaan permulaannya. Adakah tenaga dalaman gas berubah sepanjang satu kitaran lengkap?
Ramalan untuk ditimbang
- Tenaga dalaman meningkat sepanjang kitaran, kerana gas melakukan kerja bersih positif.
- Tenaga dalaman kembali ke nilai permulaannya -- sifar perubahan bersih sepanjang kitaran tertutup.
- Tenaga dalaman menurun sepanjang kitaran.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Nombor kaki
Apa yang anda ukur:
- Isipadu sasaran kaki V (L)
- Kerja oleh gas pada kaki ini (J)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset kitaran-carnot dan tekan Set semula. 1 mol argon (f = 3) berkitar antara takungan panas 600 K dan takungan sejuk 300 K.
- Aktifkan bacaan kerja-per-kaki.
- Bagi setiap kaki kitaran (1 hingga 4), baca isipadu sasaran kaki itu dan kerja yang dilakukan oleh gas semasa kaki itu.
Persamaan pengawal
Kecekapan Carnot — η_c = 1 − Tc / Th
Kecekapan maksimum yang mungkin bagi sebarang enjin haba yang beroperasi antara takungan panas Th dan takungan sejuk Tc bergantung hanya pada nisbah suhu mereka: η_c = 1 − Tc/Th.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Tambahkan nilai kerja 4 kaki anda. Bandingkan jumlah dengan nR(Th − Tc)·ln(2) (lebih kurang, bagi nisbah isipadu kitaran ini), dan bandingkan kecekapan kitaran η = W_net/Qin dengan nilai Carnot η_c = 1 − Tc/Th = 1 − 300/600 = 0.5.
- Dua kaki mempunyai kerja positif (pengembangan) dan dua negatif (mampatan). Terangkan mengapa kerja *bersih* sepanjang kitaran penuh masih positif, menjadikan ini enjin haba dan bukannya gelung buat-tak-apa.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Tiada enjin sebenar yang beroperasi antara dua suhu takungan yang sama boleh mengatasi kecekapan Carnot. Terangkan, menggunakan η_c = 1 − Tc/Th, mengapa enjin boleh mencapai kecekapan 100% hanya jika Tc = 0 K -- tidak tercapai secara fizikal.
- Kitaran Carnot dibina sepenuhnya daripada langkah boleh balik (isoterma dan adiabatik, kedua-duanya diidealkan sebagai tak terhingga perlahan). Terangkan mengapa enjin sebenar, yang pasti mempunyai geseran dan pemindahan haba berkelajuan-terhingga, tidak pernah boleh mencapai kecekapan ideal ini.
- 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
- Selamat datang ke Kitaran Carnot
- Pilih kebuk itu
- Tekan Main
- Kecekapan maksimum
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.