Foarbyld fan in waarmtemotor (tapassing fan 'e twadde wet fan termodynamika)

9 Foarbylden fan problemen mei waarmtemotors (tapassing fan 'e twadde wet fan termodynamika)

1. Yn ien syklus nimt in motor 3000 Joule waarmte op út in reservoir mei hege temperatuer en stjoert 1000 Joule waarmte ôf nei in reservoir mei lege temperatuer. Bepale de effisjinsje fan 'e waarmtemotor!

Diskusje
Waarmtemotor De term "carnot" yn 'e fragen op dizze side is net itselde as de Carnot-motor. In Carnot-motor is in ideale waarmtemotor en bestiet allinich teoretysk. Yn tsjinstelling, de waarmtemotor dêr't yn dizze fraach nei ferwiisd wurdt, is in echte waarmtemotor, gjin teoretyske waarmtemotor (de Carnot-motor).
It is bekend :
Waarmte opnommen (Q_H) = 3000 Joule
Frijlitten waarmte (Q_L) = 1000 Joule
Wurk produsearre troch de masine (W) = 3000 – 1000 = 2000 Joules
frege Effisjinsje fan waarmtemotor (e)
Jawab :

2. In waarmtemotor produseart 2000 Joule oan wurk en wiist 500 Joule oan waarmte ôf yn ien syklus. De effisjinsje fan 'e motor is…

Diskusje
It is bekend :
Wurk produsearre troch de masine (W) = 2000 Joules
Frijlitten waarmte (Q_L) = 5000 Joule
Waarmte opnommen (Q_H) = 2000 + 5000 = 7000 Joule
frege Effisjinsje fan waarmtemotor (e)
Jawab :

3. In automotor hat in effisjinsje fan 30%. As de motor 10.000 Joule wurk per syklus produseart, hoefolle waarmte wurdt dan troch de motor per syklus ôfwiisd?
Diskusje
It is bekend :
Effisjinsje (e) = 30% = 30/100 = 0,3
Wurk produsearre troch de masine (W) = 3000 Joules
frege De waarmte dy't troch de motor elke syklus ôffierd wurdt (Q_L)
Jawab :
Berekenje de opnommen waarmte (Q_H) mei help fan de effisjinsjeformule (e) fan in waarmtemotor:
Waarmteferspiling per syklus (Q_L) = waarmte opnommen (Q_H) – generearre wurk (W)
Q_L = 10.000 Joule – 3000 Joule
Q_L = 7000 Joule

Effisjinsje fan waarmtemotoren, Carnot-motoren

4. In waarmtemotor nimt 3.000 Joule waarmte op út in reservoir mei hege temperatuer en stjoert 2.400 Joule ôf nei in reservoir mei lege temperatuer. De effisjinsje fan 'e motor is ….
A. 10%
B. 15%
C. 20%
D. 30%
E. 40%
Diskusje:
It is bekend :
Q_H = 3000 Joule, Q_L = 2400 Joule.
frege :
Effisjinsje (e) fan in waarmtemotor?
Jawab :
It goede antwurd is C.

5. In Carnot-motor hat in hege-temperatuerreservoir fan 300 ^oC en leechtemperatuerreservoir 80 ^oC. De effisjinsje fan 'e masine is ...
A. 38%
B. 45%
C. 50%
D. 58%
E. 67%
Diskusje:
It is bekend :
T_L = 80^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H = 300^oC = (300 + 273) K = 573 K
As de temperatuer bekend is yn ienheden Celsius, moat it omrekkene wurde nei Kelvin-ienheden (Kelvin is it Ynternasjonale Systeem fan ienheden foar temperatuer).
frege :
Effisjinsje (e) fan in Carnot-motor?
Jawab :

It goede antwurd is A.

6. De hege temperatuer fan it reservoir fan 'e Carnot-motor is 600 K en de effisjinsje is 60%. Om in effisjinsje fan 70% te berikken, moat de hege temperatuer fan it reservoir fan 'e Carnot-motor...
A. 500 K
B. 800 K
C. 1000 K
D. 1200 K
E. 1500 K
Diskusje:
It is bekend :
Gegevens 1: T_H = 600 K, e = 60%
Gegevens 2: T_H = …. K?, e = 70%
frege :
Hege temperatuer (T_H)
Jawab :
Brûk gegevens 1 om de lege temperatuer (T) te berekkenjen_L).
Brûk T_L en gegevens 2 om hege temperatuer te berekkenjen (T_H):
Om 70% effisjinsje te berikken, is de hege temperatuer = 800 Kelvin.
It goede antwurd is B.

7. Sjoch nei de PV-grafyk fan 'e Carnot-motor hjirûnder. As W = 5000 Joules, dan is de hoemannichte waarmte dy't troch de motor per syklus frijkomt...
A. 2.315 Joule
B. 3.475 Joule
C. 3.750 Joule
D. 5.000 Joule
E. 5.600 Joule

Diskusje:
It is bekend :
W = 5000 Joule
T_H = 780K
T_L = 320K
frege :
Q₂ ?
Jawab :
Carnot-motor effisjinsje:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
Mar 59% fan 'e waarmte wurdt brûkt om wurk te dwaan. Brûk dizze gegevens om de waarmte te berekkenjen dy't troch de Carnot-motor opnommen wurdt (Q₁).
(0,59)(Q₁) = 5000 Joule
Q₁ = 5000 Joule/0,59 = 8475 Joule
De hoemannichte waarmte dy't troch de motor opnommen wurdt is 8475 Joules.
De hoemannichte waarmte dy't troch de motor per syklus frijkomt:
W = Q₁ -Q₂
5000 Joule = 8475 Joule – Q₂
Q₂ = 8475 Joule – 5000 Joule
Q₂ = 3475 Joule
It goede antwurd is B.

8. Sjoch nei it PV-diagram fan 'e Carnot-motor hjirûnder! As de waarmte dy't opnommen wurdt (Q₁) = 8000 Joules dan is it wurk dien troch de Carnot-motor…
A. 1640 J
B. 4720 J
C. 5640 J
D. 6270 J
E. 8840 J

Diskusje:
It is bekend :
Q₁ = 8000 J
T_H = 820K
T_L = 380K
frege :
W?
Jawab :
Carnot-motor effisjinsje:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
Mar 54% fan 'e waarmte wurdt brûkt om wurk te dwaan. Brûk dizze gegevens om it wurk te berekkenjen dat dien wurdt troch de Carnot-motor (W).
(0,59)(8000) = 4720 Joule
It wurk dat de Carnot-motor fersoarget is 4720 Joules.
It goede antwurd is B.

9. In Carnot-motor wurket tusken in waarmtereservoir fan 520 ^oC en kâld reservoir 110 ^oC. As de masine 3000 Joules waarmte út it waarme reservoir absorbearret, dan is de hoemannichte waarmte dy't troch de masine ôfwiisd wurdt...
A. 450 joule
B. 800 joule
C. 1000 minuten
D. 1200 joule
E. 1440 joule
Diskusje:
It is bekend :
T_H = 520 + 273 = 793 K
T_L = 110 + 273 = 383 K
Q₁ = 3000 J
frege :
Q₂ = … ?
Jawab :
Carnot-motor effisjinsje:
e = 1 - (383/793) = 1 - 0,48 = 0,52
Brûk dizze gegevens om it wurk dat troch de motor dien wurdt te berekkenjen (W)
(0,52)(3000) = 1560 Joule
It wurk dat de masine docht is 1560 Joules.
De hoemannichte waarmte dy't troch de motor frijkomt:
Q₂ = 3000 Joule – 1560 Joule
Q₂ = 1440 Joule
De waarmte dy't troch de motor frijkomt is 1440 Joules.