逆卡诺循环：冰箱
1·预测
向后运行卡诺循环会将发动机变成冰箱——网络功进入而不是出来。气体是否仍然从冷库中吸收热量，就像真正的冰箱从其内部吸收热量一样？
- 不会——逆转循环也会逆转哪个储层吸收热量。
- 反向循环不与任一储层交换热量。
- 是的 - 逆循环从冷侧吸收热量，并将更多热量转移到热侧，利用输入功来完成此操作。
2·设置
- 打开「逆卡诺循环：冰箱（carnot-fridge）」预设并按重置。与 carnot-cycle 相同的 4 条腿以相反的顺序运行。
- 启用 per-leg 工作读数和冷却/加热 COP 读数。
- 对于循环的每条腿（1 到 4），读出该腿的目标体积以及该腿期间气体所做的功。
3·收集数据
| 腿数 | 腿部目标体积V (L) | 这条腿通过气体做功 (J) |
|---|---|---|
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 |
绘制 P-V 图，按顺序描绘腿。将行进方向（顺时针或逆时针）与 carnot-cycle 实验图进行比较。
4·分析
- 将 4 条腿的功值相加 — 总和（由气体完成的净功）应该为负值，这意味着净功必须提供给气体。计算制冷 COP = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 和制热 COP = Th/(Th − Tc) = 2.0。
- 将此处的边订单与 carnot-cycle 的边订单进行比较。解释如何简单地颠倒相同 4 个腿的顺序即可将循环从发动机（净功输出）翻转到冰箱（净功输入）。
5·扩展
- 制冷 COP 为 1.0 意味着冰箱每提供 1 J 的功，就会从冷空间中移出 1 J 的热量。制热 COP 为 2.0（热泵模式）意味着每 1 J 的工作可向温暖空间输送 2 J 的热量。解释为什么对于相同的热库，COP_heat 总是比 COP_cool 正好多 1。
- 与发动机效率（始终≤ 1）不同，COP 可以超过 1 — 这并不违反能源守恒。解释为什么 COP > 1 是可能的：传递的额外能量来自冷却的储层，而不是无中生有。
这个实验背后的物理原理
冰箱性能系数
逆卡诺循环的冷却性能通过 COP_cool = Tc/(Th − Tc) 来衡量：每提供单位功从冷空间带走多少热量。较小的温差可提供更好（更高）的 COP。