วัฏจักรคาร์โนต์ย้อนกลับ ตู้เย็นหนึ่งเครื่อง

1 · ทำนาย

การรันวัฏจักรคาร์โนต์ย้อนกลับเปลี่ยนเครื่องจักรเป็นตู้เย็น — งานสุทธิไหลเข้าแทนที่จะออก แก๊สยังดูดความร้อนจากแหล่งกักความร้อนเย็นหรือไม่ เหมือนตู้เย็นจริงดึงความร้อนออกจากภายใน

• ไม่ — การกลับวัฏจักรกลับทิศว่าแหล่งกักใดดูดความร้อนด้วย
• วัฏจักรย้อนกลับไม่แลกเปลี่ยนความร้อนกับแหล่งกักใดเลย
• ใช่ — วัฏจักรย้อนกลับดูดความร้อนจากด้านเย็นและทิ้งความร้อนมากกว่าลงด้านร้อน โดยใช้งานที่ป้อนเข้ามา

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ carnot-fridge แล้วกดรีเซ็ต ขั้นเดียวกับ carnot-cycle ทั้ง 4 ขั้นรันย้อนลำดับ
2. เปิดค่าแสดงงานรายขั้น และค่าแสดง COP ทำความเย็น/ทำความร้อน
3. สำหรับทุกขั้นของวัฏจักร (1 ถึง 4) อ่านปริมาตรเป้าหมายของขั้นและงานที่แก๊สทำในขั้นนั้น

3 · เก็บข้อมูล

ร่างไดอะแกรม P-V ตามลำดับขั้น เทียบทิศทางการเดิน (ตามหรือทวนเข็มนาฬิกา) กับไดอะแกรมของการทดลอง carnot-cycle

4 · วิเคราะห์

1. จงรวมค่างานของทั้ง 4 ช่วง ผลรวม (งานสุทธิที่ก๊าซทำ) ควรออกมาเป็นลบ หมายความว่าต้องจ่ายงานสุทธิให้ก๊าซ จงคำนวณ COP ทำความเย็น = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 และ COP ทำความร้อน = Th/(Th − Tc) = 2.0
2. เทียบลำดับขั้นที่นี่กับลำดับขั้นของ carnot-cycle อธิบายว่าการกลับลำดับขั้นเดียวกัน 4 ขั้นเพียงอย่างเดียวเปลี่ยนวัฏจักรจากเครื่องจักร (งานสุทธิออก) เป็นตู้เย็น (งานสุทธิเข้า) ได้อย่างไร

5 · ต่อยอด

1. COP ทำความเย็น 1.0 หมายถึงตู้เย็นย้ายความร้อน 1 J ออกจากพื้นที่เย็นต่องานที่จ่าย 1 J COP ทำความร้อน 2.0 (โหมดปั๊มความร้อน) หมายถึงส่งความร้อน 2 J ให้พื้นที่อุ่นต่องาน 1 J อธิบายว่าเหตุใด COP_heat จึงมากกว่า COP_cool พอดี 1 เสมอสำหรับแหล่งกักเดียวกัน
2. ต่างจากประสิทธิภาพเครื่องจักร (≤ 1 เสมอ) COP อาจมากกว่า 1 ได้ — ไม่ใช่การละเมิดกฎอนุรักษ์พลังงาน อธิบายว่าเหตุใด COP > 1 จึงเป็นไปได้ พลังงานส่วนเกินที่ส่งออกมาจากแหล่งกักที่กำลังถูกทำให้เย็น ไม่ใช่ถูกสร้างจากความว่างเปล่า

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง