Termodinamică

Ciclu Carnot

Ciclul cel mai eficient: η = 1 − Tc/Th.

Ciclu Carnot — simulație interactivă de Termodinamică. Ciclul cel mai eficient: η = 1 − Tc/Th. Laborator virtual de fizică gratuit, în browser, cu măsurători SI în timp real și tutorial ghidat.

Randamentul Carnot

Ciclul cel mai eficient: η = 1 − Tc/Th.

Un motor Carnot funcționează reversibil între două rezervoare. Fiecare etapă este fie izotermă (schimb de căldură la T fix) fie adiabatică (fără căldură). Niciun motor real nu poate depăși acest randament, pentru că ireversibilitatea irosește energie utilă sub formă de producție de entropie.

• η = 1 − T_c/T_h
• η maxim

Rezumat de investigație

Planifică întrebarea înainte să deschizi laboratorul

Rezumatul reflectă pagina pre-randată: întrebarea-ghid, predicțiile concurente, rolurile variabilelor, legile guvernante, montajul, analiza și extensiile rămân vizibile și în această ordine.

Întrebare-ghid

Un motor Carnot duce gazul prin 4 etape (destindere izotermă, destindere adiabatică, compresie izotermă, compresie adiabatică) înapoi la starea de pornire. Se schimbă energia internă a gazului pe un ciclu complet?

Predicții de cântărit

• Energia internă crește pe ciclu, pentru că gazul face lucru mecanic net pozitiv.
• Energia internă revine la valoarea de pornire — variație netă zero pe un ciclu închis.
• Energia internă scade pe ciclu.

Rolurile variabilelor

Ce stabilești tu:

• Numărul etapei

Ce măsori:

• Volumul țintă al etapei V (L)
• Lucrul mecanic făcut de gaz în această etapă (J)

Cum decurge investigația

1. Deschide presetarea carnot-cycle și apasă Resetează. 1 mol de argon (f = 3) circulă între un rezervor cald de 600 K și un rezervor rece de 300 K.
2. Activează citirea lucrului mecanic per etapă.
3. Pentru fiecare etapă a ciclului (1 până la 4), citește volumul țintă al etapei și lucrul mecanic făcut de gaz în timpul ei.

Ecuația guvernantă

Randament Carnot — η_c = 1 − Tc / Th

Randamentul maxim posibil al oricărui motor termic care funcționează între un rezervor cald Th și un rezervor rece Tc depinde doar de raportul lor de temperaturi: η_c = 1 − Tc/Th.

Ce cer fișa tipăribilă elevilor să rezolve

• Adună valorile lucrului mecanic ale celor 4 etape. Compară totalul cu nR(Th − Tc)·ln(2) (aproximativ, pentru rapoartele de volum ale acestui ciclu) și compară randamentul ciclului η = W_net/Qin cu valoarea Carnot η_c = 1 − Tc/Th = 1 − 300/600 = 0.5.
• Două etape au lucru mecanic pozitiv (destindere) și două negativ (compresie). Explică de ce lucrul mecanic *net* pe ciclul complet rămâne pozitiv, făcând din asta un motor termic, nu o buclă care nu face nimic.

Unde mai apare asta dincolo de laborator

• Niciun motor real care funcționează între aceleași două temperaturi de rezervoare nu poate bate randamentul Carnot. Explică, folosind η_c = 1 − Tc/Th, de ce un motor ar putea atinge 100% randament doar dacă Tc = 0 K — fizic inaccesibil.
• Ciclul Carnot este construit integral din pași reversibili (izotermi și adiabatici, ambii idealizați ca infinit de lenți). Explică de ce un motor real, care are inevitabil frecare și transfer termic cu viteză finită, nu poate atinge niciodată pe deplin acest randament ideal.

• 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. Bine ai venit la Ciclul Carnot
2. Selectează camera
3. Apasă Pornește
4. Randament maxim
5. Deschide panoul Proprietăți
6. Ai reușit!

Deschide simularea interactivă pentru a construi scena, a apăsa Pornește și a explora cu măsurători live și un tutorial ghidat.

Deschide laboratorul interactiv →

Descarcă fișa →

Motoare termice și randamentul Carnot