Cearcall Carnot – duilgheadasan agus fuasglaidhean

Cearcall Carnot – duilgheadasan agus fuasglaidhean

1. Ma tha an teas a tha an t-inneal a’ gabhail a-steach (Q1 ₎ = 10,000 Joules, dè an obair a tha einnsean Carnot a’ dèanamh?

aithnichte:

Teòthachd ìosal (T2 ₎ = 400 K

Teòthachd àrd (T1 ₎ = 800 K

Cuir-a-steach teas (Q1 ₎ = 10,000 Joule

A dhìth: Obair air a dhèanamh le einnsean Carnot (W)

fuasgladh:

Èifeachdas einnsean Carnot:

Chaidh an obair a dhèanamh le einnsean Carnot:

W = e Q ₁

W = (1/2)(10,000) = 5000 Joules

2.

Stèidhichte air a’ ghraf gu h-àrd, dè an obair a nì einnsean ann an cearcall?

Aithnichte:

Teòthachd ìosal (TL ₎ = 400 K

Teòthachd àrd (T _H ) = 600 K

Cuir-a-steach teas (Q1 ₎ = 600 Joule

A dhìth: Chaidh an obair a dhèanamh le einnsean Carnot (W)

fuasgladh:

Èifeachdas einnsean Carnot:

Obair a rinn einnsean Carnot:

W = e Q ₁

W = (1/3)(600) = 200 Joules

3. Stèidhichte air a’ ghraf gu h-ìosal, dè an èifeachdas a th’ aig einnsean Carnot?

Aithnichte:

Teòthachd ìosal (TL ₎ = 350 K

Teòthachd àrd (T _H ) = 500 K

A dhìth: Èifeachdas einnsean Carnot (e)

fuasgladh:

Èifeachdas einnsean Carnot:

e = (TH _– TH ₎ / _TH

e = (500 – 350) / 500

e = 150 / 500

S = 0.3

e = 30/100 = 30%

4. Stèidhichte air a’ ghraf gu h-ìosal, is e 600 K an teòthachd as àirde aig an einnsean teasachaidh agus is e 400 K an teòthachd as ìsle. ​​Mas e W an obair a nì an t-einnsean, dè an teas a bhios ann?

Aithnichte:

Teòthachd ìosal (TL ₎ = 400 K

Teòthachd àrd (T _H ) = 600 K

A dhìth: toradh teas ( _Q2 )

fuasgladh:

Èifeachdas einnsean Carnot:

e = (TH _– TH ₎ / _TH

e = (600 – 400) / 600

e = 200 / 600

e = 1/3

Obair a rinn einnsean Carnot:

W = e Q ₁

W = obair a rinn an t-inneal, e = èifeachdas, Q1 = cuir-a-steach teas

W = (1/3)( _Q1 )

3W = Q ₁

Toradh teas:

C ₂ = C ₁ – W

Q2 = 3W – _W

Q2 = _2W

5. Stèidhichte air a’ ghraf gu h-ìosal, ma tha an toradh teas 3000 Joules, dè an teas a thèid a chuir a-steach?

Aithnichte:

Teòthachd ìosal (T_L) = 500 mìle

Teòthachd àrd (T _H ) = 800 K

Toradh teas (Q² ₎ = 3000 Joules

A dhìth: Cuir a-steach teas (Q ₁ )

fuasgladh:

Èifeachdas einnsean Carnot:

e = (TH _– TH ₎ / _TH

e = (800 – 500) /8600

e = 300 / 800

e = 3/8

Obair a rinn einnsean Carnot:

W = e Q ₁

W = (3/8)( _Q1 )

8W/3 = Q ₁

C ₂ = C ₁ – W

Q2 = 8W/3 – 3W/ ₃

Q2 = 5W/ ₃

3Q ₂ = 5W

W = 3Q ₂ / 5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800

Teas a chaidh a ghabhail a-steach leis an einnsean:

Q1 = W + Q2 ₌ 1800 + 3000 = 4800 _Joules

6. Bidh einnsean Carnot a’ gabhail a-steach teas aig teòthachd àrd 800 Kelvin agus tha èifeachdas einnsean Carnot aig 50%. Dè an teòthachd àrd a dh’fheumar gus èifeachdas a mheudachadh gu 80% ma thèid an teòthachd ìosal a chumail seasmhach?

Aithnichte:

Ma tha an teòthachd àrd (TH ₎ = 800 K, tha an èifeachdas (e) = 50% = 0.5

A dhìth: Teòthachd àrd (T _H ) ma tha èifeachdas (e) = 80% = 0.8

fuasgladh:

Teòthachd ìosal = 400 Kelvin

Dè an teòthachd as àirde (TH ₎ ma tha èifeachdas (e) = 80%?

Teòthachd àrd = 2000 Kelvin

7. Bidh einnsean Carnot ag obair aig teòthachd àrd 600 Kelvin le èifeachdas de 40%. Ma tha èifeachdas an einnsein 75% agus ma thèid an teòthachd ìosal a chumail seasmhach, dè an teòthachd àrd a th’ ann?

Aithnichte:

Ma tha an teòthachd àrd (TH ₎ = 600 K, tha an èifeachdas (e) = 40% = 0.4

A dhìth: Teòthachd àrd (T _H ) ma tha èifeachdas (e) = 75% = 0.75

fuasgladh:

Teòthachd àrd (T_H) ma tha èifeachdas (e) = 75%?

Teòthachd àrd = 1440 Kelvin

1. Dè a th' ann an cearcall Carnot? freagairt'S e cearcall teirmeadainimigeach teòiridheach a th' ann an cearcall Carnot a tha a' riochdachadh a' chearcall einnsean teas as èifeachdaiche a ghabhas ath-chuairteachadh. Tha e air a dhèanamh suas de dhà phròiseas isothermal agus dà phròiseas adiabatic.
2. Carson a thathas den bheachd gur e cearcall Carnot an cearcall as fheàrr? freagairtThathas den bheachd gu bheil cearcall Carnot air leth freagarrach oir tha e a’ riochdachadh crìoch uachdar èifeachdais einnsean teas sam bith. Chan urrainn dha fìor einnsean a bhith nas èifeachdaiche na einnsean Carnot ag obrachadh eadar an dà stòras teòthachd cheudna.
3. Dè na ceithir pròiseasan a tha ann an cearcall Carnot? freagairtIs iad na ceithir pròiseasan ann an cearcall Carnot:
   1. Leudachadh isothermal aig teòthachd àrd T_H​.
   2. Leudachadh adiabatic (far a bheil an siostam air a insaladh gu teirmeach agus a’ fuarachadh sìos).
   3. Teannachadh isothermal aig teòthachd ìosal T_C​.
   4. Teannachadh adiabatic (far a bheil an siostam air a insaladh gu teirmeach agus a’ teasachadh suas).
4. Carson nach eil einnsean teas ann a bhios ag obair air cearcall Carnot? freagairtBidh call neo-atharrachail aig einnseanan fìor, leithid suathadh, agus chan urrainn dhaibh insulation foirfe a chumail suas rè nam pròiseasan adiabatic. A bharrachd air an sin, bhiodh e neo-phractaigeach na pròiseasan isothermal gun chrìoch slaodach a tha a dhìth air cearcall Carnot a choileanadh.
5. Dè an èifeachdas a th’ aig einnsean Carnot? freagairtAn èifeachdas $\eta$ einnsean Carnot ag obrachadh eadar dà stòr teòthachd T_H​ (teth) agus T_C​ Tha (fuar) air a thoirt seachad le:
   η=1-T_C/T_H​​​

   far a bheil an teòthachd ann an Kelvin.

6. Carson nach urrainn dha einnsean Carnot 100% èifeachdas a bhith aige? freagairtTha èifeachdas einnsean Carnot an urra ris an eadar-dhealachadh teòthachd eadar na stòran-tasgaidh teth is fuar. Gus èifeachdas 100% a choileanadh, dh'fheumadh teòthachd an stòr-tasgaidh fhuair a bhith aig neoni iomlan (0 Kelvin), rud nach gabh a choileanadh ann an cleachdadh.
7. Dè an cudromachd a th' aig ath-thionndadh ann an cearcall Carnot? freagairtNì ath-thionndaidheachd cinnteach nach eil pròiseasan ann a chruthaicheas entropy, agus tha sin a’ ciallachadh gum faod an cearcall obrachadh aig an èifeachdas as motha. Lùghdaicheadh ​​pròiseas neo-ath-thionndaidheach sam bith èifeachdas a’ chearcaill.
8. Ciamar a tha cearcall Carnot co-cheangailte ris an dàrna lagh de theirmeadinimics? freagairtTha cearcall Carnot a’ daingneachadh an Dàrna Lagh le bhith a’ stèidheachadh crìoch uachdarach air èifeachdas einnseanan teas. Tha an Dàrna Lagh ag ràdh nach urrainn einnsean sam bith a bhith nas èifeachdaiche na einnsean Carnot ag obrachadh eadar an dà theodhachd cheudna.
9. Carson a tha e do-dhèanta pròiseasan isothermal a bhith ann an tagraidhean san t-saoghal fhìor dìreach mar a nochdas iad ann an cearcall Carnot? freagairtFeumaidh pròiseas isothermal, mar a chithear ann an cearcall Carnot, ùine gun chrìoch, rud nach eil practaigeach ann an tagraidhean san t-saoghal fhìor. Tha seo air sgàth 's gum bu chòir gluasad teas tachairt gu math slaodach gus an suidheachadh isothermal a chumail suas.

10. Ciamar a chuidicheas cearcall Carnot innleadairean agus luchd-saidheans? Freagairt : Tha cearcall Carnot a’ toirt seachad slat-tomhais teòiridheach airson an èifeachdas as motha a ghabhas aig einnseanan teas. Le bhith a’ dèanamh coimeas eadar fìor einnseanan agus cearcall Carnot, faodaidh innleadairean agus luchd-saidheans raointean airson leasachadh a chomharrachadh agus tuigse fhaighinn air crìochan bunaiteach an dealbhaidhean.