Kitaran Carnot Songsang: Satu Penyejuk

1 · Ramal

Menjalankan kitaran Carnot songsang menukar enjin menjadi penyejuk -- kerja bersih MASUK dan bukannya keluar. Adakah gas tetap menyerap haba daripada takungan sejuk, sepertimana penyejuk sebenar menarik haba keluar dari bahagian dalamnya?

• Tidak -- penyongsangan kitaran juga menyongsangkan takungan mana yang menyerap haba.
• Kitaran songsang tidak bertukar haba dengan mana-mana takungan.
• Ya -- kitaran songsang menyerap haba daripada sisi sejuk dan membuang lebih banyak haba ke sisi panas, menggunakan kerja input untuk melakukannya.

2 · Susun

1. Buka praset penyejuk-carnot dan tekan Set semula. 4 kaki yang sama seperti kitaran-carnot berjalan dalam tertib songsang.
2. Aktifkan bacaan kerja-per-kaki, dan bacaan COP penyejukan/pemanasan.
3. Bagi setiap kaki kitaran (1 hingga 4), baca isipadu sasaran kaki itu dan kerja yang dilakukan oleh gas semasa kaki itu.

3 · Kumpul Data

Lakarkan rajah P-V, menjejak kaki mengikut turutan. Bandingkan arah perjalanan (ikut jam atau lawan jam) dengan rajah eksperimen kitaran-carnot.

4 · Analisis

1. Jumlahkan nilai kerja 4 kaki anda -- jumlahnya (kerja bersih OLEH gas) patut keluar negatif, bermakna kerja bersih mesti DIBEKALKAN KEPADA gas. Kira COP penyejukan = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 dan COP pemanasan = Th/(Th − Tc) = 2.0.
2. Bandingkan tertib kaki di sini dengan tertib kaki kitaran-carnot. Terangkan bagaimana sekadar menyongsangkan turutan 4 kaki yang sama membalikkan kitaran daripada enjin (kerja bersih keluar) menjadi penyejuk (kerja bersih masuk).

5 · Lanjutkan

1. COP penyejukan 1.0 bermakna penyejuk itu memindahkan 1 J haba keluar dari ruang sejuk bagi setiap 1 J kerja dibekalkan. COP pemanasan 2.0 (mod pam haba) bermakna ia menyerahkan 2 J haba kepada ruang panas per 1 J kerja. Terangkan mengapa COP_heat sentiasa tepat 1 lebih daripada COP_cool bagi takungan yang sama.
2. Berbeza dengan kecekapan enjin (sentiasa ≤ 1), COP boleh melebihi 1 -- itu bukan pelanggaran keabadian tenaga. Terangkan mengapa COP > 1 mungkin: tenaga lebih yang diserahkan datang daripada takungan yang disejukkan, bukan dicipta daripada tiada apa.

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma