İstilik mühərrikinə nümunə (termodinamikanın ikinci qanununun tətbiqi)

9 İstilik mühərriki problemlərinə nümunələr (termodinamikanın ikinci qanununun tətbiqi)

1. Bir dövrədə mühərrik yüksək temperaturlu su anbarından 3000 Coul istilik udur və 1000 Coul istilik enerjisini aşağı temperaturlu su anbarına ötürür. İstilik mühərrikinin səmərəliliyini təyin edin!

Müzakirə
İstilik mühərriki Bu səhifədəki suallarda istifadə olunan "carnot" termini Carnot mühərriki ilə eyni deyil. Carnot mühərriki ideal istilik mühərrikidir və yalnız nəzəri olaraq mövcuddur. Bunun əksinə olaraq, bu sualda qeyd olunan istilik mühərriki nəzəri istilik mühərriki (Carnot mühərriki) deyil, əsl istilik mühərrikidir.
Məlumdur :
İstilik udulur (Q_H) = 3000 Coul
İstilik buraxılır (Q_L) = 1000 Coul
Maşın tərəfindən istehsal olunan iş (W) = 3000 – 1000 = 2000 Coul
Sorğu İstilik mühərrikinin səmərəliliyi (e)
Cavab :

2. İstilik mühərriki bir dövrədə 2000 Coul iş istehsal edir və 500 Coul istilik buraxır. Mühərrikin səmərəliliyi...

Müzakirə
Məlumdur :
Maşın tərəfindən istehsal olunan iş (W) = 2000 Coul
İstilik buraxılır (Q_L) = 5000 Coul
İstilik udulur (Q_H) = 2000 + 5000 = 7000 Coul
Sorğu İstilik mühərrikinin səmərəliliyi (e)
Cavab :

3. Avtomobil mühərrikinin səmərəliliyi 30%-dir. Əgər mühərrik hər dövrədə 10.000 Coul iş istehsal edirsə, mühərrik hər dövrədə nə qədər istilik buraxır?
Müzakirə
Məlumdur :
Səmərəlilik (e) = 30% = 30/100 = 0,3
Maşın tərəfindən istehsal olunan iş (W) = 3000 Coul
Sorğu Mühərrik tərəfindən hər dövrədə yayılan istilik (Q_L)
Cavab :
Udulmuş istiliyi hesablayın (Q)_H) istilik mühərrikinin səmərəlilik düsturundan (e) istifadə edərək:
Hər dövr üçün yayılan istilik (Q)_L) = istilik udulur (Q_H) – yaradılan iş (W)
Q_L = 10.000 Coul – 3000 Coul
Q_L = 7000 Coul

İstilik mühərriklərinin səmərəliliyi, Carnot mühərrikləri

4. İstilik mühərriki yüksək temperaturlu su anbarından 3.000 Coul istilik udur və 2.400 Coul istilik enerjisini aşağı temperaturlu su anbarına ötürür. Mühərrikin səmərəliliyi …-dir.
A. 10%
B. 15%
C. 20%
D. 30%
E. 40%
Müzakirə:
Məlumdur :
Q_H = 3000 Coul, Q_L = 2400 Coul.
Sorğu :
İstilik mühərrikinin səmərəliliyi (e)?
Cavab :
Düzgün cavab C-dir.

5. Carnot mühərrikinin yüksək temperaturlu rezervuarı 300-dür ^oC və aşağı temperaturlu su anbarı 80 ^oC. Maşının səmərəliliyi…
A. 38%
B. 45%
C. 50%
D. 58%
E. 67%
Müzakirə:
Məlumdur :
T_L = 80^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H = 300^oC = (300 + 273) K = 573 K
Əgər temperatur Selsi vahidləri ilə məlumdursa, o, Kelvin vahidlərinə çevrilməlidir (Kelvin Beynəlxalq temperatur vahidləri sistemidir).
Sorğu :
Carnot mühərrikinin səmərəliliyi (e)?
Cavab :

Düzgün cavab A-dır.

6. Carnot mühərriki rezervuarının yüksək temperaturu 600 K, səmərəliliyi isə 60% -dir. 70% səmərəliliyə nail olmaq üçün Carnot mühərriki rezervuarının yüksək temperaturu...
A. 500 K
B. 800 K
C. 1000 K
D. 1200 K
Şərq 1500 K
Müzakirə:
Məlumdur :
Məlumat 1: T_H = 600 K, e = 60%
Məlumat 2: T_H = …. K ?, e = 70 %
Sorğu :
Yüksək temperatur (T_H)
Cavab :
Aşağı temperaturu (T) hesablamaq üçün 1 məlumatlarından istifadə edin_L).
T istifadə edin_L və yüksək temperaturu (T) hesablamaq üçün verilənlər 2_H):
70% səmərəliliyə nail olmaq üçün yüksək temperatur = 800 Kelvin.
Düzgün cavab B-dir.

7. Aşağıdakı Carnot mühərrikinin fotovoltaik qrafikinə baxın. Əgər W = 5000 Couldursa, onda mühərrikin hər dövr üçün buraxdığı istilik miqdarı...
A. 2.315 Joule
B. 3.475 Joule
C. 3.750 Coul
D. 5.000 Joule
E. 5.600 Joule

Müzakirə:
Məlumdur :
W = 5000 Coul
T_H = 780 K
T_L = 320 K
Sorğu :
Q₂ ?
Cavab :
Carnot mühərrikinin səmərəliliyi:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
İstiliyin yalnız 59%-i iş görmək üçün istifadə olunur. Bu məlumatlardan istifadə edərək Carnot mühərriki tərəfindən udulan istiliyi hesablayın (Q₁).
(0,59)(Q)₁) = 5000 Coul
Q₁ = 5000 Coul/0,59 = 8475 Coul
Mühərrik tərəfindən udulan istilik miqdarı 8475 Couldur.
Mühərrikin hər dövr üçün buraxdığı istilik miqdarı:
W = Q₁ - Q₂
5000 Coul = 8475 Coul – Q₂
Q₂ = 8475 Coul – 5000 Coul
Q₂ = 3475 Coul
Düzgün cavab B-dir.

8. Aşağıdakı Carnot mühərrikinin fotovoltaik diaqramına baxın! Əgər udulmuş istilik (Q₁) = 8000 Coul olduqda, Karno mühərrikinin gördüyü iş...
A. 1640 J
B. 4720 J
C. 5640 J
D. 6270 J
E. 8840 J

Müzakirə:
Məlumdur :
Q₁ = 8000 J
T_H = 820 K
T_L = 380 K
Sorğu :
W ?
Cavab :
Carnot mühərrikinin səmərəliliyi:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
İstiliyin yalnız 54%-i iş görmək üçün istifadə olunur. Bu məlumatlardan istifadə edərək Carnot mühərrikinin gördüyü işi (W) hesablayın.
(0,59)(8000) = 4720 Coul
Carnot mühərrikinin gördüyü iş 4720 Couldur.
Düzgün cavab B-dir.

9. Carnot mühərriki 520 istilik anbarı arasında işləyir ^oC və soyuq su anbarı 110 ^oC. Əgər maşın isti su anbarından 3000 Coul istilik udursa, onda maşından rədd edilən istilik miqdarı...
A. 450 coul
B. 800 coul
C. 1000 dəqiqə
D. 1200 joul
E. 1440 coul
Müzakirə:
Məlumdur :
T_H = 520 + 273 = 793 K
T_L = 110 + 273 = 383 K
Q₁ = 3000 J
Sorğu :
Q₂ = … ?
Cavab :
Carnot mühərrikinin səmərəliliyi:
e = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52
Bu məlumatlardan mühərrikin gördüyü işi (W) hesablamaq üçün istifadə edin.
(0,52)(3000) = 1560 Coul
Maşının gördüyü iş 1560 Couldur.
Mühərrik tərəfindən buraxılan istilik miqdarı:
Q₂ = 3000 Coul – 1560 Coul
Q₂ = 1440 Coul
Mühərrikin buraxdığı istilik 1440 Couldur.