Termodinamik
Kitaran Stirling
Dua isoterma + dua isokor dengan penjanaan semula.
Kitaran Stirling — simulasi Termodinamik interaktif. Dua isoterma + dua isokor dengan penjanaan semula. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Kitaran Stirling
Dua isoterma + dua isokor dengan penjanaan semula.
Kitaran Stirling menggunakan penjana-semula untuk menyimpan haba semasa langkah isipadu-malar dan memulangkannya kemudian, menghampiri prestasi ala-Carnot dalam reka bentuk unggul. Enjin Stirling sebenar menukar kerumitan dengan operasi lebih senyap dan sumber haba fleksibel.
- Dua isoterma + penjanaan semula
- η_Carnot pada had unggul
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
Kitaran Stirling menggunakan 2 kaki isoterma dan 2 kaki isokor, tiada kaki adiabatik langsung. Kecekapannya pada prinsipnya boleh memadankan nilai Carnot jika "penjana-semula" sempurna mengitar semula haba antara kaki isokor. Tanpa penjana-semula ideal, adakah kecekapan kitaran ringkas yang anda ukur ketinggalan di bawah had Carnot?
Ramalan untuk ditimbang
- Ya -- tanpa penjana-semula, kecekapan mentah kitaran ini berada di bawah had Carnot bagi dua suhu takungan yang sama.
- Kecekapan tepat sama dengan had Carnot tanpa mengira penjanaan semula.
- Kecekapan melebihi had Carnot.
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-stirling dan tekan Set semula. 1 mol argon berkitar antara 600 K dan 300 K menggunakan kaki isoterma dan isokor sahaja.
- Aktifkan bacaan kerja-per-kaki dan bacaan kecekapan-kitaran.
- Bagi setiap kaki kitaran (1 hingga 4), baca isipadu sasaran kaki itu dan kerja yang dilakukan oleh gas semasa kaki itu.
Persamaan pengawal
Had Carnot pada Kecekapan Kitaran — η_c = 1 − Tc / Th
Tiada kitaran yang beroperasi antara suhu Tc dan Th -- Stirling termasuk -- boleh melebihi kecekapan Carnot η_c = 1 − Tc/Th. Kitaran Stirling sebenar (tanpa penjanaan-semula) ketinggalan di bawah had ini kerana ia membuang haba tak dipulihkan semasa kaki penyejukan-isokornya.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Sahkan kaki 2 dan 4 (isokor) menunjukkan W = 0. Jumlahkan kerja kesemua 4 kaki bagi kerja bersih kitaran, dan bandingkan bacaan kecekapan kitaran dengan had Carnot η_c = 1 − 300/600 = 0.5.
- Kecekapan mentah kitaran ini (tanpa penjana-semula ideal memulihkan haba kaki isokor) kekal di bawah 0.5. Terangkan, menggunakan hukum pertama, mengapa haba yang dibuang semasa kaki penyejukan-isokor mewakili tenaga yang tidak dipulihkan oleh enjin ringkas ini.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Enjin Stirling sebenar menggunakan penjana-semula -- satu jejaring yang menyimpan haba yang dilepaskan semasa penyejukan isokor dan memulangkannya semasa pemanasan isokor. Terangkan mengapa penjana-semula sempurna akan membolehkan kitaran ini menghampiri kecekapan Carnot walaupun tanpa kaki adiabatik.
- Enjin Stirling dihargai kerana berjalan pada sebarang sumber haba luaran (solar, haba buangan, malah beza suhu di angkasa) dan bukannya memerlukan pembakaran dalaman. Mengapa enjin kitaran tertutup dengan pemanasan luaran mungkin menarik bagi aplikasi tersebut?
- 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 Stirling
- Pilih kebuk itu
- Tekan Main
- Kitaran penjanaan-semula
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.