வெப்பவியக்கவியல்
கார்னோ சுழற்சி
மிகவும் திறமையான சுழற்சி: η = 1 − Tc/Th.
கார்னோ சுழற்சி — ஊடாடும் வெப்பவியக்கவியல் உருவகம். மிகவும் திறமையான சுழற்சி: η = 1 − Tc/Th. நேரலை SI அளவீடுகள், வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் கூடிய இலவச உலாவி அடிப்படையிலான மெய்நிகர் இயற்பியல் ஆய்வகம்.
கார்னோ செயல்திறன்
மிகவும் திறமையான சுழற்சி: η = 1 − Tc/Th.
ஒரு கார்னோ இயந்திரம் இரு தேக்கங்களுக்கு இடையே மீளக்கூடிய முறையில் இயங்குகிறது. ஒவ்வொரு கட்டமும் ஒன்று வெப்பநிலை மாறா (நிலையான T-இல் வெப்பப் பரிமாற்றம்) அல்லது வெப்பக் காப்பு (வெப்பம் இல்லை). மீளமுடியாமை பயனுள்ள ஆற்றலை சூட்டு எண் உற்பத்தியாக வீணாக்குவதால், எந்த உண்மையான இயந்திரமும் இந்த செயல்திறனை மிஞ்ச முடியாது.
- η = 1 − T_c/T_h
- அதிகபட்ச η
ஆய்வுச் சுருக்கம்
ஆய்வகத்தைத் திறப்பதற்கு முன் கேள்வியைத் திட்டமிடுங்கள்
சுருக்கம் முன்வரைவு செய்யப்பட்ட பக்கத்தை பிரதிபலிக்கிறது: இயக்கும் கேள்வி, போட்டி கணிப்புகள், மாறி பாத்திரங்கள், நிர்வகிக்கும் விதிகள், அமைப்பு, பகுப்பாய்வு மற்றும் நீட்டிப்பு தூண்டல்கள் காணும்படி இருக்கும், இந்த வரிசையிலேயே.
இயக்கும் கேள்வி
ஒரு கார்னோ இயந்திரம், வாயுவை 4 கட்டங்கள் (வெப்பநிலை மாறா விரிவாக்கம், வெப்பக் காப்பு விரிவாக்கம், வெப்பநிலை மாறா சுருக்கம், வெப்பக் காப்பு சுருக்கம்) வழியாக அதன் தொடக்க நிலைக்கு அழைத்துச் செல்கிறது. ஒரு முழு சுழற்சிக்கு வாயுவின் அக ஆற்றல் மாறுமா?
நிறுத்திப் பார்க்க வேண்டிய கணிப்புகள்
- வாயு நிகர நேர்மறை வேலை செய்வதால், சுழற்சியில் அக ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது.
- அக ஆற்றல் தன் தொடக்க மதிப்புக்குத் திரும்புகிறது — மூடிய சுழற்சியில் நிகர மாற்றம் பூஜ்யம்.
- சுழற்சியில் அக ஆற்றல் குறைகிறது.
மாறிகளின் பாத்திரங்கள்
நீங்கள் அமைப்பவை:
- கட்ட எண்
நீங்கள் அளப்பவை:
- கட்டத்தின் இலக்கு கன அளவு V (L)
- இந்த கட்டத்தில் வாயு செய்த வேலை (J)
விசாரணை எவ்வாறு நடக்கிறது
- கார்னோ-சுழற்சி முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். 1 mol ஆர்கான் (f = 3), 600 K சூடான தேக்கத்திற்கும் 300 K குளிர்ந்த தேக்கத்திற்கும் இடையே சுழல்கிறது.
- ஒவ்வொரு-கட்ட வேலை வாசிப்பை இயக்குங்கள்.
- சுழற்சியின் ஒவ்வொரு கட்டத்திற்கும் (1 முதல் 4 வரை), அந்த கட்டத்தின் இலக்கு கன அளவையும் அந்த கட்டத்தின்போது வாயு செய்த வேலையையும் படியுங்கள்.
ஆளும் சமன்பாடு
கார்னோ செயல்திறன் — η_c = 1 − Tc / Th
சூடான தேக்கம் Th மற்றும் குளிர்ந்த தேக்கம் Tc இடையே இயங்கும் எந்த வெப்ப இயந்திரத்தின் சாத்தியமான அதிகபட்ச செயல்திறனும் அவற்றின் வெப்பநிலை விகிதத்தை மட்டுமே சார்ந்தது: η_c = 1 − Tc/Th.
அச்சிடக்கூடிய பணித்தாள் மாணவர்களிடம் என்ன கண்டறியச் சொல்கிறது
- உங்கள் 4 கட்டங்களின் வேலை மதிப்புகளைக் கூட்டுங்கள். மொத்தத்தை nR(Th − Tc)·ln(2)-உடன் (இந்த சுழற்சியின் கன அளவு விகிதங்களுக்கு தோராயமாக) ஒப்பிட்டு, சுழற்சியின் செயல்திறன் η = W_net/Qin-ஐ கார்னோ மதிப்பு η_c = 1 − Tc/Th = 1 − 300/600 = 0.5 உடன் ஒப்பிடுங்கள்.
- இரண்டு கட்டங்களில் நேர்மறை வேலை (விரிவாக்கம்), இரண்டில் எதிர்மறை வேலை (அழுத்தம்). முழு சுழற்சியிலும் *நிகர* வேலை இன்னும் நேர்மறையாக இருப்பது ஏன், இதை எதுவும் செய்யாத வளையமாக அல்லாமல் வெப்ப இயந்திரமாக ஆக்குகிறது என்று விளக்குங்கள்.
ஆய்வகத்தைத் தாண்டி இது எங்கு தோன்றுகிறது
- அதே இரண்டு தேக்க வெப்பநிலைகளுக்கு இடையே இயங்கும் எந்த உண்மையான இயந்திரமும் கார்னோ செயல்திறனை மிஞ்ச முடியாது. η_c = 1 − Tc/Th பயன்படுத்தி, Tc = 0 K ஆகும்போது மட்டுமே — இயற்பியல் ரீதியாக அடைய முடியாதது — ஒரு இயந்திரம் 100% செயல்திறனை அடையும் ஏன் என்று விளக்குங்கள்.
- கார்னோ சுழற்சி முழுவதும் மீள்சுற்றக்கூடிய படிகளால் ஆனது (வெப்பநிலை மாறா மற்றும் வெப்பக் காப்பு, இரண்டும் எல்லையற்ற மெதுவாக சித்தரிக்கப்படுகின்றன). உராய்வு மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட-வேக வெப்பப் பரிமாற்றம் தவிர்க்க முடியாமல் உள்ள உண்மையான இயந்திரம், இந்த இலட்சிய செயல்திறனை என்றுமே முழுமையாக அடைய முடியாது ஏன் என்று விளக்குங்கள்.
- 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
- கார்னோ சுழற்சிக்கு வருக
- அறையைத் தேர்ந்தெடுங்கள்
- இயக்கு பொத்தானை அழுத்துங்கள்
- அதிகபட்ச செயல்திறன்
- பண்புகள் பேனலைத் திறங்கள்
- செய்துவிட்டீர்கள்!
காட்சியை உருவாக்கி, இயக்கு பொத்தானை அழுத்தி, நேரலை அளவீடுகள் மற்றும் வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் ஆராய்வதற்கு ஊடாடும் உருவகத்தைத் திறங்கள்.
வெப்ப இயந்திரங்கள் & கார்னோ செயல்திறன்