ఉష్ణగతిక శాస్త్రం
స్టర్లింగ్ చక్రం
రెండు సమతాప + రెండు సమఘనపరిమాణ దశలు, పునరుత్పత్తితో.
స్టర్లింగ్ చక్రం — ఇంటరాక్టివ్ ఉష్ణగతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. రెండు సమతాప + రెండు సమఘనపరిమాణ దశలు, పునరుత్పత్తితో. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
స్టర్లింగ్ చక్రం
రెండు సమతాప + పునరుత్పత్తితో రెండు సమఘనపరిమాణ దశలు.
స్టర్లింగ్ చక్రం స్థిర-ఘనపరిమాణ దశల్లో ఉష్ణాన్ని నిల్వ చేసి తర్వాత తిరిగి ఇచ్చే రీజెనరేటర్ను వాడుతుంది — ఆదర్శ రూపకల్పనలో కార్నో-లాంటి పనితీరును సమీపిస్తుంది. నిజమైన స్టర్లింగ్ ఇంజన్లు సంకీర్ణతకు బదులుగా నిశ్శబ్ద ఆపరేషన్, వశమైన ఉష్ణ మూలాలను పొందుతాయి.
- రెండు సమతాపాలు + పునరుత్పత్తి
- ఆదర్శ పరిమితిలో η_Carnot
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
స్టర్లింగ్ చక్రం 2 సమతాప దశలు, 2 సమఘనపరిమాణ దశలు వాడుతుంది, రుద్ధోష్మ దశలు అస్సలు ఉండవు. సంపూర్ణ “పునరుత్పాదకం” సమఘనపరిమాణ దశల మధ్య ఉష్ణాన్ని పునఃచక్రీయం చేస్తే దీని దక్షత సూత్రప్రాయంగా కార్నో విలువను సరిపోలగలదు. ఆదర్శ పునరుత్పాదకం లేకుంటే, మీరు కొలిచే సరళ చక్ర దక్షత కార్నో హద్దుకు చేరదా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- అవును — పునరుత్పాదకం లేకుంటే, ఈ చక్రపు ముడి దక్షత అదే రెండు జలాశయ ఉష్ణోగ్రతలకు కార్నో పరిమితి కంటే తక్కువ.
- పునరుత్పాదన ఏమైనా దక్షత సరిగ్గా కార్నో పరిమితికి సమానం.
- దక్షత కార్నో పరిమితిని మించుతుంది.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- దశ సంఖ్య
మీరు కొలిచేవి:
- దశ యొక్క లక్ష్య ఘనపరిమాణం V (L)
- ఈ దశలో వాయువు చేసిన పని (J)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- stirling-cycle ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. 1 mol ఆర్గాన్ సమతాప, సమఘనపరిమాణ దశలను మాత్రమే ఉపయోగించి 600 K, 300 K మధ్య చక్రం చేస్తుంది.
- దశ-స్థాయి పని రీడింగ్, చక్ర-దక్షత రీడింగ్లను చేతనం చేయండి.
- చక్రం యొక్క ప్రతి దశకూ (1 నుండి 4 వరకు), ఆ దశ యొక్క లక్ష్య ఘనపరిమాణం, ఆ దశలో వాయువు చేసిన పనిని చదవండి.
పాలక సమీకరణం
చక్ర దక్షతపై కార్నో హద్దు — η_c = 1 − Tc / Th
Tc, Th ఉష్ణోగ్రతల మధ్య పనిచేసే ఏ చక్రమూ — స్టర్లింగ్తో సహా — కార్నో దక్షత η_c = 1 − Tc/Th ను మించలేదు. నిజమైన (పునరుత్పాదకం లేని) స్టర్లింగ్ చక్రం ఈ హద్దుకు చేరదు, ఎందుకంటే అది సమఘనపరిమాణ-శీతలీకరణ దశలో పునరుద్ధరించని ఉష్ణాన్ని వదులుతుంది.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- దశలు 2, 4 (సమఘనపరిమాణ) W = 0 చూపుతాయని నిర్ధారించండి. నికర చక్ర పని కోసం అన్ని 4 దశల పనిని కలపండి, చక్ర దక్షత రీడింగ్ను కార్నో హద్దు η_c = 1 − 300/600 = 0.5 తో పోల్చండి.
- ఈ చక్రపు ముడి దక్షత (సమఘనపరిమాణ దశల ఉష్ణాన్ని పునరుద్ధరించే ఆదర్శ పునరుత్పాదకం లేకుండా) 0.5 కంటే తక్కువగానే ఉంటుంది. మొదటి నియమం ఉపయోగించి, సమఘనపరిమాణ-శీతలీకరణ దశలో వదలబడిన ఉష్ణం సరళ యంత్రం పునరుద్ధరించని శక్తిగా ఎందుకు ఉంటుందో వివరించండి.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- నిజమైన స్టర్లింగ్ ఇంజన్ పునరుత్పాదకాన్ని వాడుతుంది — సమఘనపరిమాణ శీతలీకరణలో విడుదలైన ఉష్ణాన్ని నిల్వ చేసి, సమఘనపరిమాణ తాపనలో తిరిగి ఇచ్చే జాలీ. సంపూర్ణ పునరుత్పాదకం రుద్ధోష్మ దశలు లేకున్నా ఈ చక్రాన్ని కార్నో దక్షత వైపు ఎందుకు తీసుకువెళ్తుందో వివరించండి.
- స్టర్లింగ్ ఇంజన్లు అంతర్గత దహనం అవసరం లేకుండా ఏ బాహ్య ఉష్ణ మూలంపైనైనా (సౌరశక్తి, వ్యర్థ ఉష్ణం, అంతరిక్షంలోని ఉష్ణోగ్రత భేదాలు కూడా) నడవగలిగేలా విలువైనవి. బాహ్య తాపనతో కూడిన మూసిన-చక్ర యంత్రం ఆ అనువర్తనాలకు ఎందుకు ఆకర్షణీయంగా ఉండవచ్చు?
- 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
- Stirling Cycle కు స్వాగతం
- గది ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- పునరుత్పాదక చక్రం
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.
ఉష్ణ యంత్రాలు & కార్నో సామర్థ్యం