کارنو چکر: زیادہ سے زیادہ ممکن انجن کارکردگی

1 · پیش گوئی

کارنو انجن گیس کو 4 مراحل (ہم درجۂ حرارت پھیلاؤ، آڈایبیٹک پھیلاؤ، ہم درجۂ حرارت بھینچائو، آڈایبیٹک بھینچائو) سے شروع حالت پر لے جاتا ہے۔ کیا مکمل ایک چکر پر گیس کی داخلی توانائی بدلتی ہے؟

• داخلی توانائی بڑھ جاتی ہے، کیونکہ گیس صاف مثبت کام کرتی ہے۔
• داخلی توانائی شروع قدر پر لوٹ آتی ہے — بند چکر پر صاف تبدیلی صفر۔
• داخلی توانائی چکر پر کم ہو جاتی ہے۔

2 · تیاری

1. carnot-cycle پری سیٹ کھولیں اور Reset دبائیں۔ 1 mol آرگون (f = 3) گرم ذخیرہ 600 K اور سرد ذخیرہ 300 K کے درمیان چکر کرتا ہے۔
2. فی مرحلہ کام پڑائت فعال کریں۔
3. چکر کے ہر مرحلے (1 تا 4) کے لیے مرحلے کا ہدف حجم اور گیس کا کام اس مرحلے میں پڑھیں۔

3 · ڈیٹا جمع کریں

تمام 4 مراحل کا P-V خاکہ بنائیں، ہر مرحلے کا ہم درجۂ حرارت یا آڈایبیٹک اور گیس کا کام مثبت یا منفی ہونا نشان زد کرتے ہوئے۔

4 · تجزیہ

1. اپنے 4 مرحلوں کے کام کی قدریں جمع کریں۔ مجموعے کا nR(Th − Tc)·ln(2) سے موازنہ کریں (تقریباً، اس سائیکل کے حجم تناسبوں کے لیے)، اور سائیکل کی کارکردگی η = W_net/Qin کا کارنو قدر η_c = 1 − Tc/Th = 1 − 300/600 = 0.5 سے موازنہ کریں۔
2. دو مراحل مثبت کام (پھیلاؤ) اور دو منفی کام (بھینچائو) رکھتے ہیں۔ سمجھائیں کیوں پورے چکر پر «صاف» کام پھر بھی مثبت رہتا ہے، اسے حرارتی انجن بناتے ہوئے نہ کہ بے کار لوپ۔

5 · توسیع

1. ایک ہی دو ذخیرہ درجات کے درمیان چلنے والی کوئی حقیقی انجن کارنو کارکردگی کو شکست نہیں دے سکتا۔ η_c = 1 − Tc/Th سے وضاحت کریں کہ انجن 100% کارکردگی صرف اُس صورت میں حاصل کر سکتا ہے جب Tc = 0 K ہو — جو طبیعی طور پر ناقابلِ حصول ہے۔
2. کارنو چکر مکمل طور پر قابلِ واپسی مراحل سے بنا ہے (ہم درجۂ حرارت اور آڈایبیٹک، دونوں مثالی طور پر لامحدود سست)۔ سمجھائیں کیوں اصل انجن، جس میں رگڑ اور محدود رفتار حرارت منتقلی لازمی ہے، اس مثالی کارکردگی تک کبھی نہیں پہنچ سکتا۔

اس تجربے کے پیچھے کی طبیعیات

← تجربے پر واپس