Iċ-Ċiklu ta’ Carnot: L-Aktar Effiċjenza Possibbli ta’ Magna

1 · Ippreddi

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?

• 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.

2 · Tħejjija

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.

3 · Ħu d-Dejta

Iskitta d-dijagramma P-V għall-4 waqfiet kollha, u immarka jekk kull waqfa hiex izotermali jew adijabatika u jekk il-gass jagħmilx ħidma pożittiva jew negattiva.

4 · Analizza

1. 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.
2. 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.

5 · Estendi

1. 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.
2. 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.

Il-Fiżika Wara Dan l-Esperiment

← Lura għall-esperiment

138 Folja ta’ Lab ta’ Fiżika Stampabbli u B’Xejn