Termodinamika

ċiklu ta’ Carnot

Iċ-ċiklu l-aktar effiċjenti: η = 1 − Tc/Th.

ċiklu ta’ Carnot — simulazzjoni interattiva ta’ Termodinamika. Iċ-ċiklu l-aktar effiċjenti: η = 1 − Tc/Th. Laboratorju virtwali tal-fiżika b’xejn fil-browser b’kejl SI ħaj u tutorjal gwida.

effiċjenza ta’ Carnot

L-iktar ċiklu effiċjenti: η = 1 − Tc/Th.

Magna ta’ Carnot topera b’mod reversibbli bejn żewġ riżervi. Kull waqfa hi jew izotermali (skambju ta’ sħana f’T fissa) jew adiabatika (bla sħana). L-ebda magna reali ma tista’ taqbeż din l-effiċjenza għax irreversibbiltà titlef enerġija utli bħala produzzjoni ta’ entropija.

• η = 1 − T_c/T_h
• η massimu

Sommarju ta’ investigazzjoni

Ippjana l-mistoqsija qabel ma tiftaħ il-lab

Il-brief jgħaqqad mal-paġna pre-renderjata: mistoqsija ewlenija, predizzjonijiet li jikkontestaw, rwoli tal-varjabbli, liġijiet li jirregolaw, s-setup, analiżi u talbiet ta’ estensjoni jibqgħu viżibbli u f’dan l-ordni.

Mistoqsija ta’ tmexxija

Magna ta’ Carnot tgħaddi gass minn 4 waqfiet (espansjoni izotermali, espansjoni adijabatika, kompressjoni izotermali, kompressjoni adijabatika) lura għall-istat ta’ bidu tiegħu. L-enerġija interna tal-gass tinbidel matul ċiklu sħiħ?

Predizzjonijiet biex jitqiesu

• L-enerġija interna tiżdied matul iċ-ċiklu, għax il-gass jagħmel ħidma netta pożittiva.
• L-enerġija interna tirritorna għall-valur ta’ bidu — bidla netta ta’ żero fuq ċiklu magħluq.
• L-enerġija interna tonqos matul iċ-ċiklu.

Rwoli tal-varjabbli

X’issettja:

• Numru ta’ waqfa

X’tkejjel:

• Volum tal-mira ta’ waqfa V (L)
• Ħidma maħduma mill-gass f’din il-waqfa (J)

Kif taħdem l-investigazzjoni

1. Iftaħ il-preset ta’ carnot-cycle u agħfas Reset. 1 mol ta’ argon (f = 3) jiċċekkja bejn riżerva sħuna ta’ 600 K u waħda kiesħa ta’ 300 K.
2. Attiva l-qari ta’ ħidma għal kull waqfa.
3. Għal kull waqfa taċ-ċiklu (1 sa 4), aqra l-volum tal-mira ta’ waqfa u l-ħidma maħduma mill-gass matul dik il-waqfa.

l-ekwazzjoni li tiggwida

Effiċjenza ta’ Carnot — η_c = 1 − Tc / Th

L-akbar effiċjenza possibbli ta’ kwalunkwe magna tas-sħana topera bejn riżerva sħuna Th u waħda kiesħa Tc tiddependi biss mir-rapport tat-temperatura tagħhom: η_c = 1 − Tc/Th.

X’il-folja stampabbli titlob lill-istudenti jaħdmu

• Żid il-valuri ta’ ħidma ta’ l-4 waqfiet tiegħek. Qabbel it-total ma’ nR(Th − Tc)·ln(2) (approssimattivament, għar-rapporti ta’ volum ta’ dan iċ-ċiklu), u qabbel l-effiċjenza taċ-ċiklu η = W_net/Qin mal-valur ta’ Carnot η_c = 1 − Tc/Th = 1 − 300/600 = 0.5.
• Żewġ waqfiet għandhom ħidma pożittiva (espansjoni) u żewġ ħidma negattiva (kompressjoni). Ispjega għalfejn il-ħidma *netta* matul iċ-ċiklu sħiħ xorta tkun pożittiva, u dan jagħmel din magna tas-sħana minflok lup bla xogħol.

Fejn dan jidher lil hinn mill-lab

• L-ebda magna reali topera bejn l-istess żewġ temperaturi ta’ riżerva li tista’ taqbeż l-effiċjenza ta’ Carnot. Ispjega, bl-użu ta’ η_c = 1 − Tc/Th, għalfejn magna tkun tista’ tilħaq effiċjenza ta’ 100% biss jekk Tc = 0 K — fiżikament ma tilħaqx.
• Iċ-ċiklu ta’ Carnot hu mibni għal kollha minn passi reversibbli (izotermali u adijabatiku, t-tnejn idealizzati bħala infjinament bil-mod). Ispjega għalfejn magna reali, li inevitabbilment għandha frizzjoni u trażmissjoni ta’ sħana b’veloċità finita, qatt ma tilħaq eżattament din l-effiċjenza ideali.

• 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. Merħba għaċ-Ċiklu ta’ Carnot
2. Agħżel il-kamra
3. Agħfas Riproduċi
4. effiċjenza massima
5. Iftaħ il-pannell tal-Proprjetajiet
6. Għamirtha!

Iftaħ is-simulazzjoni interattiva biex tibni x-xena, agħfas Riproduċi, u esplora b’kejl ħaj u tutorjal bil-gwida.

Iftaħ Lab Interattiv →

Niżżel il-folja →

Il-Magni tas-Sħana u l-Effiċjenza ta’ Carnot