தலைகீழாக்கப்பட்ட கார்னோ சுழற்சி: ஒரு குளிர்சாதனப் பெட்டி

1 · கணிப்பு

கார்னோ சுழற்சியை பின்திசையில் இயக்குவது இயந்திரத்தை குளிர்சாதனப் பெட்டியாக மாற்றுகிறது — நிகர வேலை வெளியே வருவதற்கு பதிலாக உள்ளே செல்கிறது. உண்மையான குளிர்சாதனப் பெட்டி அதன் உள்ளே இருந்து வெப்பத்தை இழுப்பதைப் போல, வாயு இன்னும் குளிர்ந்த தேக்கத்திலிருந்து வெப்பத்தை உறிஞ்சுமா?

2 · அமைப்பு

  1. கார்னோ-குளிர்சாதன முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். கார்னோ-சுழற்சியின் அதே 4 கட்டங்கள் தலைகீழ் வரிசையில் இயங்குகின்றன.
  2. ஒவ்வொரு-கட்ட வேலை வாசிப்பையும், குளிரூட்டல்/வெப்பமூட்டல் COP வாசிப்புகளையும் இயக்குங்கள்.
  3. சுழற்சியின் ஒவ்வொரு கட்டத்திற்கும் (1 முதல் 4 வரை), அந்த கட்டத்தின் இலக்கு கன அளவையும் அந்த கட்டத்தின்போது வாயு செய்த வேலையையும் படியுங்கள்.

3 · தரவு சேகரி

கட்ட எண்கட்டத்தின் இலக்கு கன அளவு V (L)இந்த கட்டத்தில் வாயு செய்த வேலை (J)
1
2
3
4

கட்டங்களை வரிசையாக வரைந்து P-V வரைபடத்தை வரையுங்கள். பயணத் திசையை (கடிகார திசையில் அல்லது எதிர்-கடிகார திசையில்) கார்னோ-சுழற்சி சோதனையின் வரைபடத்துடன் ஒப்பிடுங்கள்.

4 · பகுப்பாய்வு

  1. உங்கள் 4 கட்டங்களின் வேலை மதிப்புகளைக் கூட்டுங்கள் — மொத்தம் (வாயு செய்யும் நிகர வேலை) எதிர்மறையாக வர வேண்டும், அதாவது நிகர வேலை வாயுவுக்கு வழங்கப்பட வேண்டும். குளிரூட்டல் COP = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 மற்றும் வெப்பமூட்டல் COP = Th/(Th − Tc) = 2.0 கணக்கிடுங்கள்.
  2. இங்கே உள்ள கட்ட வரிசையை கார்னோ-சுழற்சியின் கட்ட வரிசையுடன் ஒப்பிடுங்கள். அதே 4 கட்டங்களின் வரிசையை வெறுமனே தலைகீழாக்குவது, சுழற்சியை இயந்திரத்திலிருந்து (நிகர வேலை வெளியே) குளிர்சாதனப் பெட்டியாக (நிகர வேலை உள்ளே) எவ்வாறு மாற்றுகிறது என்று விளக்குங்கள்.

5 · நீட்டிப்பு

  1. 1.0 குளிரூட்டல் COP என்பது வழங்கப்படும் ஒவ்வொரு 1 J வேலைக்கும் குளிர்சாதனப் பெட்டி குளிர் இடத்திலிருந்து 1 J வெப்பத்தை வெளியே நகர்த்துகிறது என்பதாகும். 2.0 வெப்பமூட்டல் COP (வெப்ப ஏற்றி முறை) என்பது ஒவ்வொரு 1 J வேலைக்கும் சூடான இடத்திற்கு 2 J வெப்பத்தை வழங்குகிறது என்பதாகும். அதே தேக்கங்களுக்கு COP_heat எப்போதும் COP_cool விட சரியாக 1 அதிகமாக இருக்கிறது ஏன் என்று விளக்குங்கள்.
  2. இயந்திர செயல்திறனைப் போலல்லாமல் (எப்போதும் ≤ 1), COP 1-ஐ மிஞ்ச முடியும் — அது ஆற்றல் அழிவின்மை மீறல் அல்ல. COP > 1 ஏன் சாத்தியம் என்று விளக்குங்கள்: வழங்கப்படும் கூடுதல் ஆற்றல் குளிரூட்டப்படும் தேக்கத்திலிருந்து வருகிறது, எதிலிருந்தும் உருவாவதில்லை.

இந்த சோதனையின் பின்னணி இயற்பியல்

குளிர்சாதன செயல்திறன் காரணி

தலைகீழாக்கப்பட்ட கார்னோ சுழற்சியின் குளிரூட்டல் செயல்திறன் COP_cool = Tc/(Th − Tc) மூலம் அளக்கப்படுகிறது: வழங்கப்படும் அலகு வேலைக்கு குளிர் இடத்திலிருந்து எவ்வளவு வெப்பம் அகற்றப்படுகிறது. சிறிய வெப்பநிலை இடைவெளிகள் சிறந்த (அதிக) COP தருகின்றன.

← சோதனைக்குத் திரும்பு

வெப்பவியக்கவியல்

138 இலவச அச்சிடக்கூடிய இயற்பியல் ஆய்வகப் பணித்தாள்கள்