ఉష్ణగతిక శాస్త్రం

కార్నో చక్రం

అత్యంత దక్ష చక్రం: η = 1 − Tc/Th.

కార్నో చక్రం — ఇంటరాక్టివ్ ఉష్ణగతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. అత్యంత దక్ష చక్రం: η = 1 − Tc/Th. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్‌తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.

కార్నో సామర్థ్యం

అత్యంత దక్ష చక్రం: η = 1 − Tc/Th.

కార్నో ఇంజన్ రెండు జలాశయాల మధ్య తిరిగే విధంగా పనిచేస్తుంది. ప్రతి దశ సమతాపం (స్థిర T వద్ద ఉష్ణ మార్పిడి) లేదా రుద్ధోష్ణం (ఉష్ణం లేదు). అప్రత్యావర్తనత ఉపయోగకర శక్తిని ఎన్ట్రోపి ఉత్పత్తిగా వ్యర్థం చేయడంతో, ఏ నిజమైన ఇంజనూ ఈ దక్షతను మించలేదు.

• η = 1 − T_c/T_h
• గరిష్ఠ η

దర్యాప్తి సంక్షిప్త వివరణ

ల్యాబ్ తెరిచే ముందు ప్రశ్నను ప్లాన్ చేయండి

ఈ సంక్షిప్త సారాంశం ప్రీరెండర్ చేసిన పేజీని ప్రతిబింబిస్తుంది: ముఖ్య ప్రశ్న, పోటీ ఊహలు, చరరాశి పాత్రలు, నియంత్రక నియమాలు, సెటప్, విశ్లేషణ, విస్తరణ ప్రశ్నలు — ఇవే క్రమంలో కనిపిస్తూ ఉంటాయి.

ముఖ్య ప్రశ్న

కార్నో యంత్రం వాయువును 4 దశల గుండా (సమతాప వ్యాకోచం, రుద్ధోష్మ వ్యాకోచం, సమతాప సంపీడనం, రుద్ధోష్మ సంపీడనం) తిరిగి ప్రారంభ స్థితికి తీసుకువెళ్తుంది. ఒక పూర్తి చక్రంలో వాయువు అంతరిక శక్తి మారుతుందా?

పరిగణించాల్సిన ఊహలు

• వాయువు నికర ధనాత్మక పని చేస్తుంది కాబట్టి అంతరిక శక్తి చక్రంపై పెరుగుతుంది.
• అంతరిక శక్తి తన ప్రారంభ విలువకు తిరిగి వస్తుంది — మూసిన చక్రంపై నికర మార్పు సున్నా.
• అంతరిక శక్తి చక్రంపై తగ్గుతుంది.

చరరాశి పాత్రలు

మీరు సెట్ చేసేవి:

• దశ సంఖ్య

మీరు కొలిచేవి:

• దశ యొక్క లక్ష్య ఘనపరిమాణం V (L)
• ఈ దశలో వాయువు చేసిన పని (J)

పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది

1. carnot-cycle ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. 1 mol ఆర్గాన్ (f = 3) 600 K వేడి జలాశయం, 300 K చల్లని జలాశయం మధ్య చక్రం చేస్తుంది.
2. దశ-స్థాయి పని రీడింగ్‌ను చేతనం చేయండి.
3. చక్రం యొక్క ప్రతి దశకూ (1 నుండి 4 వరకు), ఆ దశ యొక్క లక్ష్య ఘనపరిమాణం, ఆ దశలో వాయువు చేసిన పనిని చదవండి.

పాలక సమీకరణం

కార్నో సామర్థ్యం — η_c = 1 − Tc / Th

వేడి జలాశయం Th, చల్లని జలాశయం Tc మధ్య పనిచేసే ఏ ఉష్ణ యంత్రానికైనా గరిష్ఠ సాధ్యమైన దక్షత వాటి ఉష్ణోగ్రత నిష్పత్తిపైనే ఆధారపడుతుంది: η_c = 1 − Tc/Th.

ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది

• మీ 4 దశల పని విలువలను కలపండి. మొత్తాన్ని nR(Th − Tc)·ln(2) తో (ఈ చక్ర ఘనపరిమాణ నిష్పత్తులకు సుమారుగా) పోల్చండి, చక్ర దక్షత η = W_net/Qin ను కార్నో విలువ η_c = 1 − Tc/Th = 1 − 300/600 = 0.5 తో పోల్చండి.
• రెండు దశలు ధనాత్మక పని (వ్యాకోచం), రెండు ఋణాత్మక పని (సంపీడనం) కలిగి ఉంటాయి. పూర్తి చక్రంపై నికర పని ఇప్పటికీ ధనాత్మకంగా ఎందుకు ఉంటుందో వివరించండి — దీనాల్ని ఏమీ చేయని లూప్ కాకుండా ఉష్ణ యంత్రంగా మార్చేది ఇదే.

ల్యాబ్‌కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది

• అదే రెండు జలాశయ ఉష్ణోగ్రతల మధ్య పనిచేసే ఏ నిజమైన యంత్రమూ కార్నో దక్షతను అధిగమించలేదు. η_c = 1 − Tc/Th ఉపయోగించి, యంత్రం 100% దక్షతను చేరడానికి Tc = 0 K మాత్రమే సరిపోతుంది — భౌతికంగా అందుబాటులో లేనిది — ఎందుకో వివరించండి.
• కార్నో చక్రం పూర్తిగా విపర్యామ్య దశలతో నిర్మించబడింది (సమతాప, రుద్ధోష్మ రెండూ అనంతంగా నెమ్మదిగా ఊహించబడతాయి). తప్పనిసరిగా ఘర్షణ, పరిమిత-వేగ ఉష్ణ బదిలీ కలిగిన నిజమైన యంత్రం ఈ ఆదర్శ దక్షతను ఎప్పుడూ పూర్తిగా చేరలేదో వివరించండి.

• 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. Carnot Cycle కు స్వాగతం
2. గది ఎంచుకోండి
3. ప్లే నొక్కండి
4. గరిష్ఠ సామర్థ్యం
5. లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
6. మీరు సాధించారు!

దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్‌తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.

ఇంటరాక్టివ్ ల్యాబ్ తెరవండి →

ప్రయోగ పత్రకం డౌన్‌లోడ్ →

ఉష్ణ యంత్రాలు & కార్నో సామర్థ్యం