ఉష్ణగతిక శాస్త్రం
రెఫ్రిజిరేటర్ (విలోమ కార్నో)
వ్యతిరేక దిశలో నడపండి: లోపలి పని చల్లని నుండి వేడికి ఉష్ణాన్ని పంప్ చేస్తుంది (COP = Tc/(Th−Tc)).
రెఫ్రిజిరేటర్ (విలోమ కార్నో) — ఇంటరాక్టివ్ ఉష్ణగతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. వ్యతిరేక దిశలో నడపండి: లోపలి పని చల్లని నుండి వేడికి ఉష్ణాన్ని పంప్ చేస్తుంది (COP = Tc/(Th−Tc)). ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
రెఫ్రిజిరేటర్ COP
వ్యతిరేక దిశలో: లోపలి పని చల్లదను వేడికి మళ్లిస్తుంది (COP = Tc/(Th−Tc)).
రెఫ్రిజిరేటర్ అనేది వెనక్కి నడిచే ఉష్ణ యంత్రం: విద్యుత్ పని చల్లని లోపలి భాగం నుండి వెచ్చని గదికి ఉష్ణాన్ని నడుపుతుంది. పనితీరు గుణకం COP = Q_c/W — పంప్ చేసిన ఉష్ణం ఇచ్చిన పని కంటే ఎక్కువగా ఉండడంతో ఇది 1 ను మించగలదు — ఎప్పుడూ ≤ 1 అయ్యే దక్షతకాదు.
- COP = T_c/(T_h−T_c)
- పని ఇన్పుట్
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 చక్రాన్ని వెనుకకు నడపడం యంత్రాన్ని రిఫ్రిజిరేటర్గా మారుస్తుంది — నికర పని బయటకు రాకుండా లోపలికి వెళ్తుంది. నిజమైన ఫ్రిజ్ తన లోపలి భాగం నుండి ఉష్ణాన్ని బయటకు లాగినట్టుగా, వాయువు ఇప్పటికీ చల్లని జలాశయం నుండి ఉష్ణాన్ని శోషిస్తుందా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- లేదు — చక్రాన్ని వ్యతిరిక్తం చేయడం వల్ల ఏ జలాశయం ఉష్ణాన్ని శోషిస్తుందో కూడా తారుమారవుతుంది.
- వ్యతిరిక్త చక్రం ఏ జలాశయంతోనూ ఉష్ణం మార్చుకోదు.
- అవును — వ్యతిరిక్త చక్రం చల్లని వైపు నుండి ఉష్ణాన్ని శోషించి, ఇన్పుట్ పనిని ఉపయోగించి, వేడి వైపుకు ఎక్కువ ఉష్ణాన్ని వదులుతుంది.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- దశ సంఖ్య
మీరు కొలిచేవి:
- దశ యొక్క లక్ష్య ఘనపరిమాణం V (L)
- ఈ దశలో వాయువు చేసిన పని (J)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- carnot-fridge ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. carnot-cycle లోని అదే 4 దశలు వ్యతిరేక క్రమంలో నడుస్తాయి.
- దశ-స్థాయి పని రీడింగ్, శీతలీకరణ/తాపన COP రీడింగ్లను చేతనం చేయండి.
- చక్రం యొక్క ప్రతి దశకూ (1 నుండి 4 వరకు), ఆ దశ యొక్క లక్ష్య ఘనపరిమాణం, ఆ దశలో వాయువు చేసిన పనిని చదవండి.
పాలక సమీకరణం
రెఫ్రిజిరేటర్ పనితీరు గుణకం — COP = Tc / (Th − Tc)
వ్యతిరిక్త కార్నో చక్రపు శీతలీకరణ పనితీరు COP_cool = Tc/(Th − Tc) తో కొలుస్తారు: సరఫరా చేసిన ప్రతి యూనిట్ పనికి చల్లని స్థలం నుండి ఎంత ఉష్ణం తొలగించబడుతుందో. చిన్న ఉష్ణోగ్రత అంతరాలు మెరుగైన (ఎక్కువ) COP ఇస్తాయి.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- మీ 4 దశల పని విలువలను కలపండి — మొత్తం (వాయువు చేసిన నికర పని) ఋణాత్మకంగా రావాలి, అంటే నికర పని వాయువుకు సరఫరా చేయాలి. శీతలీకరణ COP = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0, తాపన COP = Th/(Th − Tc) = 2.0 లెక్కించండి.
- ఇక్కడి దశ క్రమాన్ని carnot-cycle దశ క్రమంతో పోల్చండి. అదే 4 దశల క్రమాన్ని సరిగ్గా వ్యతిరిక్తం చేయడం చక్రాన్ని యంత్రం (నికర పని బయటకు) నుండి రిఫ్రిజిరేటర్ (నికర పని లోపలికి) గా ఎలా మార్చుతుందో వివరించండి.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- 1.0 శీతలీకరణ COP అంటే ప్రతి 1 J పనికి ఫ్రిజ్ చల్లని స్థలం నుండి 1 J ఉష్ణాన్ని బయటకు తరలిస్తుంది. 2.0 తాపన COP (హీట్ పంప్ మోడ్) అంటే ప్రతి 1 J పనికి వేడి స్థలానికి 2 J ఉష్ణాన్ని అందిస్తుంది. అదే జలాశయాలకు COP_heat ఎప్పుడూ COP_cool కంటే సరిగ్గా 1 ఎక్కువగా ఉంటుందో వివరించండి.
- యంత్ర దక్షత (ఎప్పుడూ ≤ 1) మాదిరిగా కాకుండా, COP 1 కంటే ఎక్కువ కాగలదు — అది శక్తి సంరక్షణ ఉల్లంఘన కాదు. COP > 1 సాధ్యమే ఎందుకో వివరించండి: అందించబడిన అదనపు శక్తి శూన్యం నుండి సృష్టించబడదు, చల్లబడుతున్న జలాశయం నుండి వస్తుంది.
- 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
- Carnot Fridge కు స్వాగతం
- గది ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- రెఫ్రిజిరేటర్ COP
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.
ఉష్ణ యంత్రాలు & కార్నో సామర్థ్యం