Carnot-motor példája – ideális hőerőgép (a termodinamika második főtételének alkalmazása)

16 Carnot-motorok példái – ideális hőerőgépek (a termodinamika második főtételének alkalmazása)

1. Nézd meg a Carnot-motor P-V grafikonját az oldalán! Ha az elnyelt hő (Q₁) = 10 000 joule, akkor az összeg usaha mit csinál a gép Carnot van…

A. 1.500 J

B. 4.000 J

C. 5.000 J

D. 6.000 J

E. 8.000 J

Vita

Ismert :

Alacsony hőmérséklet (T₂) = 400 K

Magas hőmérséklet (T₁) = 800 K

Elnyelt hő (Q₁) = 10.000 joule

Kérdezte A Carnot-motor által végzett munka (W)

Jawab :

Ideális hőerőgép (Carnot-motor) hatásfoka:

A Carnot-motor által végzett munka:

W = eQ₁

W = (1/2)(10.000) = 5000 joule

A helyes válasz a C.

2. Nézd meg az oldalán lévő képet! A motor által egy ciklus alatt végzett munka mennyisége…

A. 300 J

B. 400 J

C. 500 J

D. 600 J

E. 700 J

Vita

Köztudott, hogy:

Alacsony hőmérséklet (T_L) = 400 K

Magas hőmérséklet (T_H) = 600 K

Elnyelt hő (Q₁) = 600 joule

Kérdezte A Carnot-motor által végzett munka (W)

Válasz:

Ideális hőerőgép (Carnot-motor) hatásfoka:

A Carnot-motor által végzett munka:

W = eQ₁

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

A helyes válasz az E.

3. Nézd meg az alábbi ABCDA Carnot-ciklusgrafikont! A grafikonon látható adatok alapján a Carnot-motor hatásfoka…

A. 10%

B. 20%

C. 25%

D. 30%

E. 35%

Vita

Ismert :

Alacsony hőmérséklet (T_L) = 350 K

Magas hőmérséklet (T_H) = 500 K

Kérdezte Carnot-motor hatásfoka (e)

Jawab :

Carnot-motor hatásfoka:

e = (T_H - T_L) / T_H

e = (500 – 350) / 500

e = 150 / 500

e = 0,3

e = 30/100 = 30%

A helyes válasz a D.

4. A Carnot-motor következő PV-grafikonján a magas hőmérsékletű tartály 600 K, az alacsony hőmérséklet pedig 400 K. Ha a motor által végzett munka W, akkor az alacsony hőmérsékleten felszabaduló hő...

A. W.

B. 2 Ny

C. 3 Ny

D. 4 Ny

K. 6 Ny.

Vita

Ismert :

Alacsony hőmérséklet (T_L) = 400 K

Magas hőmérséklet (T_H) = 600 K

Kérdezte Alacsony hőmérsékleten felszabaduló hő (Q₂)

Jawab :

Carnot-motor hatásfoka :

e = (T_H - T_L) / T_H

e = (600 – 400) / 600

e = 200 / 600

e = 1/3

Carnot-motor által végzett munka :

W = eQ₁

Leírás: W = a gép által végzett munka, e = a gép hatásfoka, Q₁ = a gép által elnyelt hő.

W = (1/3)(Q)₁)

3W = Q₁

Alacsony hőmérsékleten felszabaduló hő :

Q₂ = Q₁ - W

Q₂ = 3W – W

Q₂ = 2W

A helyes válasz a B.

5. A Carnot-ciklus PV-grafikonja a következő ábrához hasonlóan néz ki. Ha 3.000 joule hőt bocsátunk ki a környezetbe, akkor a rendszer által elnyelt hő…

A. 3.000 J

B. 4.000 J

C. 4.800 J

D. 6.000 J

E. 8.000 J

Vita

Ismert :

Alacsony hőmérséklet (T_L) = 500 K

Magas hőmérséklet (T_H) = 800 K

Felszabaduló hő (Q₂) = 3000 joule

Kérdezte A rendszer által elnyelt hő (Q₁)

Jawab :

Carnot-motor hatásfoka :

e = (T_H - T_L) / T_H

e = (800 – 500) /8600

e = 300 / 800

e = 3/8

Carnot-motor által végzett munka :

W = eQ₁

W = (3/8)(Q)₁)

8W/3 = Q₁

Q₂ = Q₁ - W

Q₂ = 8W/3 – 3W/3

Q₂ = 5W/3

3Q₂ = 5W

W = 3Q₂/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800

A rendszer által elnyelt hő :

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

A helyes válasz a C.

6. Egy Carnot-motor egy 800 K-es magas hőmérsékletű tartályból kapja a hőt, és 50%-os hatásfoka van. Ahhoz, hogy az alacsony hőmérsékletű tartály állandó értéken tartása mellett 80%-os hatásfokot érjünk el, a magas hőmérsékletű tartályt át kell alakítani…

A. 1.600 K

B. 2.000 K

Kb. 2.400 K

D. 4.000 K

K. 6.400 K

Vita

Köztudott, hogy:

Ha a hőmérséklet magas (T_H) = 800 K , hatásfok (e) = 50% = 0,5

Kérdezte: Mi a magas hőmérséklet (T_H) így a hatásfok (e) = 80% = 0,8

Válasz:

Alacsony hőmérséklet = 400 Kelvin

Mi a magas hőmérséklet (T_H) így a hatásfok (e) = 80%?

Magas hőmérséklet = 2.000 Kelvin

A helyes válasz a B.

7. Egy 600 K-en magas hőmérsékletű tartályon működő Carnot-motor hatásfoka 40%. Ahhoz, hogy az alacsony hőmérsékletű tartály állandó értéke mellett 75%-os hatásfokot érjünk el, a magas hőmérsékletű tartályt…-ra kell növelni.

A. 480 K

B. 840 K

Kb. 900 K

D. 1028 K

K. 1440 K

Vita

Köztudott, hogy:

Ha a hőmérséklet magas (T_H) = 600 K , hatásfok (e) = 40% = 0,4

Kérdezte: Mi a magas hőmérséklet (T_H) így a hatásfok (e) = 75% = 0,75

Válasz:

Alacsony hőmérséklet = 360 Kelvin

Mi a magas hőmérséklet (T_H) így a hatásfok (e) = 75%?

Magas hőmérséklet = 1440 Kelvin

A helyes válasz az E.

8. Egy Carnot-motor egy 800 K-es magas hőmérsékletű tartályból kapja a hőt, és 50%-os a hatásfoka. Ahhoz, hogy a tartály alacsony hőmérsékletének fenntartása mellett 80%-os hatásfokot érjünk el, a magas hőmérsékletű tartályt át kell alakítani…

A. 1.600 K
B. 2.000 K
Kb. 2.400 K
D. 4.000 K
K. 6.400 K

Vita
Köztudott, hogy:
Ha a magas hőmérséklet (TH) = 800 K, a hatásfok (e) = 50% = 0,5
Kérdés: Mi a legmagasabb hőmérséklet (TH), hogy a hatásfok (e) = 80% = 0,8 legyen?
Válasz:
Alacsony hőmérséklet = 400 Kelvin

Mekkora a magas hőmérséklet (TH), hogy a hatásfok (e) = 80% legyen?
Magas hőmérséklet = 2.000 Kelvin
A helyes válasz a B.

9. Egy 600 K-en magas hőmérsékletű tartályon működő Carnot-motor hatásfoka 40%. Ahhoz, hogy az alacsony hőmérsékletű tartály állandó értéke mellett 75%-os hatásfokot érjünk el, a magas hőmérsékletű tartályt…-ra kell növelni.

A. 480 K
B. 840 K
Kb. 900 K
D. 1028 K
K. 1440 K

Vita
Köztudott, hogy:
Ha a magas hőmérséklet (TH) = 600 K, a hatásfok (e) = 40% = 0,4
Kérdés: Mi a legmagasabb hőmérséklet (TH), hogy a hatásfok (e) = 75% = 0,75 legyen?
Válasz:
Alacsony hőmérséklet = 360 Kelvin

Mekkora a magas hőmérséklet (TH), hogy a hatásfok (e) = 75% legyen?
Magas hőmérséklet = 1440 Kelvin
A helyes válasz az E.

10. Egy 1200 Kelvin hőmérsékleten hőt elnyelő és 300 Kelvin hőmérsékleten hőt leadó Carnot-motor hatásfoka…

Vita
Ismert :
Magas hőmérséklet (T_H) = 1200 K
Alacsony hőmérséklet (T_L) = 300 K
Kérdezte Carnot-motor hatásfoka (e)
Jawab :
11. Egy Carnot-motor 727 és 727 óra közötti ciklusban működik.^oC és 127^oC. A motor 6000 Joule hőt vesz fel egy magas hőmérsékletű hőtárolóból. A motor hatásfoka és a motor által egy ciklus alatt végzett munka…

Vita
Ismert :
Magas hőmérséklet (T_H) = 727^oC + 273 = 1000 K
Alacsony hőmérséklet (T_L) = 127^oC + 273 = 400 K
Elnyelt hő (Q_H) = 6000 joule
Kérdezte A motor által egy ciklus alatt végzett hatásfok (e) és munka (W)
Jawab :
Carnot-motor hatásfoka :
Carnot-motor által végzett munka :
W = eQ_H
W = (0,6)(6000)
W = 3600 joule

12. A Carnot-motor egy 527 V-os magas hőmérsékletű tartály között működik^oC és alacsony hőmérsékletű tározó 127^oC. A Carnot-motor 10 000 Joule hőt vesz fel egy forró hőtárolóból. A motor által minden ciklusban leadott hőmennyiség…
Vita
Ismert :
Magas hőmérséklet (T_H) = 527^oC + 273 = 800 K
Alacsony hőmérséklet (T_L) = 127^oC + 273 = 400 K
Elnyelt hő (Q_H) = 10.000 joule
Kérdezte : A motor által ciklusonként leadott hő
Jawab :
Ideális hőerőgép (Carnot-motor) hatásfoka:
A Carnot-motor által végzett munka:
W = eQ₁
W = (0,5)(10.000)
W = 5000 joule
A motor által ciklusonként leadott hő (Q_L) = elnyelt hő (Q_H) – elvégzett munka (W)
Q_L = Q_H - W
Q_L = 10.000 - 5000
Q_L = 5000 joule
A motor által ciklusonként leadott hő = 5000 joule

13. Határozza meg a Carnot-motor hatásfokát és egy ciklus alatt végzett munkáját az alábbi grafikon alapján...
Vita

Ismert :
Magas hőmérséklet (T_H) = 800 K
Alacsony hőmérséklet (T_L) = 300 K
Elnyelt hő (Q_H) = 1000 joule
Kérdezte A Carnot-motor hatásfoka (e) és általa végzett munka (W)
Jawab :
Carnot-motor hatásfoka :
Carnot-motor által végzett munka :
W = eQ_H
W = (0,625)(1000)
W = 625 joule

14. Nézd meg az alábbi ABCDA Carnot-ciklusgrafikont!
A grafikonon látható adatok alapján a Carnot-motor hatásfoka…

A. 10%
B. 20%
C. 25%
D. 30%
E. 35%

Vita
Ismert :
Száraz alacsony (T_L) = 350 K
Magas hőmérséklet (T_H) = 500 K
Kérdezte Carnot-motor hatásfoka (e)
Jawab :

Carnot-motor hatásfoka:
e = (T_H - T_L) / T_H
e = (500 – 350) / 500
e = 150 / 500
e = 0,3
e = 30/100 = 30%
A helyes válasz a D.

15. A Carnot-motor következő PV-grafikonján a magas hőmérsékletű tartály 600 K, az alacsony hőmérséklet pedig 400 K. Ha usaha a motor által végzett hőmennyiség W, akkor az alacsony hőmérsékleten felszabaduló hő...

A. W.
B. 2 Ny
C. 3 Ny
D. 4 Ny
K. 6 Ny.

Vita
Ismert :
Alacsony hőmérséklet (T_L) = 400 K
Magas hőmérséklet (T_H) = 600 K
Kérdezte Alacsony hőmérsékleten felszabaduló hő (Q₂)
Jawab :
Carnot-motor hatásfoka :
e = (T_H - T_L) / T_H
e = (600 – 400) / 600
e = 200 / 600
e = 1/3
Carnot-motor által végzett munka :
W = eQ₁
Leírás: W = a gép által végzett munka, e = a gép hatásfoka, Q₁ = a gép által elnyelt hő.
W = (1/3)(Q)₁)
3W = Q₁
KAz Alor alacsony hőmérsékleten szabadul fel :
Q₂ = Q₁ - W
Q₂ = 3W– W
Q₂ = 2W
A helyes válasz a B.

16. Egy Carnot-ciklus PV-grafikonja a következő ábrához hasonlóan néz ki. Ha hőség amely 3.000 joule-t bocsát ki a környezetbe, akkor a rendszer által elnyelt hő…
A. 3.000 J
B. 4.000 J
C. 4.800 J
D. 6.000 J
E. 8.000 J
Vita
Ismert :
Alacsony hőmérséklet (T_L) = 500 K
Magas hőmérséklet (T_H) = 800 K
Felszabaduló hő (Q₂) = 3000 joule
Kérdezte A rendszer által elnyelt hő (Q₁)
Jawab :
Carnot-motor hatásfoka :
e = (T_H - T_L) / T_H
e = (800 – 500) /8600
e = 300 / 800
e = 3/8
Carnot-motor által végzett munka :
W = eQ₁
W = (3/8)(Q)₁)
8W/3 = Q₁
 
Q₂ = Q₁ - W
Q₂ = 8W/3 – 3W/3
Q₂ = 5W/3
3Q₂ = 5W
W = 3Q₂/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800
KAlor a rendszer által elnyelt :
Q₁ = W + Q₂ = 1800 + 3000 = 4800 joule
A helyes válasz a C.

Kérdés forrása:

Országos fizika vizsgakérdések középiskolák/szakközépiskolák számára