Chu trình Stirling: Các chân đẳng nhiệt có sự tái sinh

1 · Dự đoán

Chu trình Stirling sử dụng 2 chặng đẳng nhiệt và 2 chặng đẳng tích, không có chặng đoạn nhiệt nào cả.

2 · Thiết lập

  1. Mở cài đặt sẵn chu trình Stirling và nhấn Reset. 1 mol argon dao động giữa 600 K và 300 K chỉ sử dụng các chặng đẳng nhiệt và đẳng tích.
  2. Bật tính năng đọc công việc trên mỗi chân và đọc hiệu suất chu trình.
  3. Đối với mỗi chặng của chu kỳ (1 đến 4), hãy đọc thể tích mục tiêu của chân và công do khí thực hiện trong chặng đó.

3 · Thu thập dữ liệu

Số chânKhối lượng mục tiêu của chân V (L)Công việc do khí thực hiện ở chân này (J)
1
2
3
4

Vẽ sơ đồ P-V cho cả 4 chân, đánh dấu 2 đoạn đẳng nhiệt (cong) và 2 đoạn đẳng nhiệt (dọc).

4 · Phân tích

  1. Xác nhận các chặng 2 và 4 (đẳng tích) hiển thị W = 0. Tính tổng công của cả 4 chặng để được công chu trình ròng...
  2. Hiệu suất thô của chu trình này (không có bộ tái tạo lý tưởng phục hồi nhiệt của các chân đẳng tích) vẫn ở mức dưới 0,5. Giải thích, sử dụng định luật thứ nhất, tại sao nhiệt toả ra trong quá trình làm mát đẳng tích biểu thị năng lượng mà động cơ đơn giản không phục hồi được.

5 · Gia hạn

  1. Động cơ Stirling thực sự sử dụng bộ tái sinh - một lưới lưu trữ nhiệt thoát ra trong quá trình làm mát đẳng tích và trả lại nhiệt đó trong quá trình gia nhiệt đẳng tích. Giải thích tại sao một máy tái sinh hoàn hảo sẽ cho chu trình này đạt tới hiệu suất Carnot ngay cả khi không có chân đoạn nhiệt.
  2. Động cơ Stirling được đánh giá cao khi chạy bằng bất kỳ nguồn nhiệt bên ngoài nào (mặt trời, nhiệt thải, thậm chí chênh lệch nhiệt độ trong không gian) thay vì yêu cầu đốt trong. Tại sao động cơ chu trình kín có hệ thống sưởi bên ngoài lại hấp dẫn đối với những ứng dụng đó?

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

Carnot bị ràng buộc về hiệu quả chu kỳ

Không có chu trình nào hoạt động giữa nhiệt độ Tc và Th — kể cả Stirling — có thể vượt quá hiệu suất Carnot η_c = 1 − Tc/Th. Một chu trình Stirling thực (không được tái sinh) không đạt đến giới hạn này vì nó thải ra nhiệt chưa thu hồi trong quá trình làm mát đẳng tích của nó.

← Quay lại thử nghiệm

Nhiệt động lực học

138 Phiếu Bài Tập Thí Nghiệm Vật Lý Miễn Phí Có Thể In