វដ្ត Carnot - បញ្ហា និងដំណោះស្រាយ
១. ប្រសិនបើ កំដៅ ដែលស្រូបយកដោយម៉ាស៊ីន (Q 1 ) = 10,000 Joules តើការងារដែល ម៉ាស៊ីន Carnot ធ្វើគឺជាអ្វី?
ស្គាល់៖
សីតុណ្ហភាពទាប (T2 ) = 400 K
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T1 ) = 800 K
ថាមពលកំដៅចូល (Q 1 ) = 10,000 ជូល
ត្រូវការ៖ ការងារដែលធ្វើដោយម៉ាស៊ីន Carnot (W)
ដំណោះស្រាយ:
ប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីន Carnot៖
ការងារ ត្រូវបានធ្វើឡើងដោយម៉ាស៊ីន Carnot៖
W = e Q 1
W = (1/2)(10,000) = 5000 ជូល
2.
ដោយផ្អែកលើក្រាហ្វខាងលើ តើការងារអ្វីខ្លះដែលម៉ាស៊ីនបានធ្វើនៅក្នុងវដ្តមួយ?
ស្គាល់៖
សីតុណ្ហភាពទាប (T₂L ) = ៤០០ K
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T₂H₄ ) = 600 K
ថាមពលកំដៅចូល (Q 1 ) = 600 ជូល
ត្រូវការ៖ ការងារត្រូវបានធ្វើឡើងដោយម៉ាស៊ីន Carnot (W)
ដំណោះស្រាយ៖
ប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីន Carnot៖
ការងារដែលធ្វើឡើងដោយម៉ាស៊ីន Carnot៖
W = e Q 1
W = (1/3)(600) = 200 ជូល
៣. ដោយផ្អែកលើក្រាហ្វខាងក្រោម តើប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីន Carnot ជាអ្វី?
ស្គាល់៖
សីតុណ្ហភាពទាប (T₂L ) = ៤០០ K
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T₂H₄ ) = 500 K
ត្រូវការ៖ ប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីន Carnot (e)
ដំណោះស្រាយ៖
ប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីន Carnot៖
អ៊ី = (ទី – ទី ) / ទី
អ៊ី = (៥០០ – ៣៥០) / ៥០០
អ៊ី = ១៥០ / ៥០០
e = ៧១
អ៊ី = ៣០/១០០ = ៣០%
៤. ដោយផ្អែកលើក្រាហ្វខាងក្រោម សីតុណ្ហភាពខ្ពស់របស់ម៉ាស៊ីនកំដៅគឺ ៦០០ K និងសីតុណ្ហភាពទាបគឺ ៤០០ K។ ប្រសិនបើការងារដែលធ្វើដោយម៉ាស៊ីនគឺ W តើកំដៅបញ្ចេញចេញមានប៉ុន្មាន។
ស្គាល់៖
សីតុណ្ហភាពទាប (T₂L ) = ៤០០ K
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T₂H₄ ) = 600 K
ចង់បាន៖ ទិន្នផលកំដៅ ( ត្រីមាសទី 2 )
ដំណោះស្រាយ៖
ប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីន Carnot៖
អ៊ី = (ទី – ទី ) / ទី
អ៊ី = (៥០០ – ៣៥០) / ៥០០
អ៊ី = ១៥០ / ៥០០
អ៊ី = ១/៣
ការងារដែលធ្វើឡើងដោយម៉ាស៊ីន Carnot៖
W = e Q 1
W = ការងារដែលម៉ាស៊ីនធ្វើ, e = ប្រសិទ្ធភាព, Q1 = កំដៅចូល
W = (1/3)(Q 1 )
៣វ៉ាត់ = សំណួរ ទី ១
ទិន្នផលកំដៅ៖
សំណួរ ទី 2 = សំណួរ ទី 1 – ខាងលិច
សំណួរ ទី 2 = 3W – W
សំណួរ ទី 2 = 2W
៥. ដោយផ្អែកលើក្រាហ្វខាងក្រោម ប្រសិនបើកំដៅដែលបញ្ចេញគឺ 3000 ជូល តើកំដៅដែលបញ្ចូលមានប៉ុន្មាន?
ស្គាល់៖
សីតុណ្ហភាពទាប (T)L) = ៤០០ ខេ
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T₂H₄ ) = 800 K
ទិន្នផលកំដៅ (Q 2 ) = 3000 ជូល
ចង់បាន៖ ការបញ្ចូលកំដៅ (Q 1 )
ដំណោះស្រាយ៖
ប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីន Carnot៖
អ៊ី = (ទី – ទី ) / ទី
អ៊ី = (៨០០ – ៥០០) / ៨៦០០
អ៊ី = ១៥០ / ៥០០
អ៊ី = ១/៣
ការងារដែលធ្វើឡើងដោយម៉ាស៊ីន Carnot៖
W = e Q 1
W = (3/8)(Q 1 )
8W/3 = Q1
សំណួរ ទី 2 = សំណួរ ទី 1 – ខាងលិច
សំណួរ ទី 2 = 8W/3 – 3W/3
សំណួរ ទី 2 = 5W/3
៣Q ២ = ៥W
W = 3Q 2 /5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800
កំដៅដែលស្រូបយកដោយម៉ាស៊ីន៖
Q 1 = W + Q 2 = 1800 + 3000 = 4800 ជូល
៦. ម៉ាស៊ីន Carnot ស្រូបយកកំដៅនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ៨០០ Kelvin ហើយប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីន Carnot គឺ ៥០%។ តើសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ប៉ុន្មានដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដល់ ៨០% ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពទាបត្រូវបានរក្សាឱ្យថេរ?
ស្គាល់៖
ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (TH₂H₄ ) = 800 K ប្រសិទ្ធភាព (e) = 50% = 0.5
ចង់បាន៖ សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (TH₂H₄ ) ប្រសិនបើប្រសិទ្ធភាព (e) = 80% = 0.8
ដំណោះស្រាយ៖
សីតុណ្ហភាពទាប = ៤០០ ខេលវីន
តើសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (TH₂H₄ ) ជាអ្វី ប្រសិនបើប្រសិទ្ធភាព (e) = 80%?
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ = 2000 ខេលវីន
៧. ម៉ាស៊ីន Carnot ដំណើរការនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ៦០០ Kelvin ជាមួយនឹងប្រសិទ្ធភាព ៤០%។ ប្រសិនបើប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីនគឺ ៧៥% ហើយសីតុណ្ហភាពទាបត្រូវបានរក្សាឱ្យថេរ តើសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាអ្វី?
ស្គាល់៖
ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (TH₂H₄ ) = 600 K ប្រសិទ្ធភាព (e) = 40% = 0.4
ចង់បាន៖ សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (TH₂H₄ ) ប្រសិនបើប្រសិទ្ធភាព (e) = 75% = 0.75
ដំណោះស្រាយ៖
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (TH) ប្រសិនបើប្រសិទ្ធភាព (e) = 75%?
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ = 1440 ខេលវីន
- តើវដ្ត Carnot ជាអ្វី? ចម្លើយវដ្ត Carnot គឺជាវដ្តទែរម៉ូឌីណាមិកទ្រឹស្តីមួយ ដែលតំណាងឱ្យវដ្តម៉ាស៊ីនកំដៅបញ្ច្រាស់ដែលមានប្រសិទ្ធភាពបំផុតដែលអាចធ្វើទៅបាន។ វាមានដំណើរការអ៊ីសូទែមលពីរ និងដំណើរការអាឌីអាបាទិកពីរ។
- ហេតុអ្វីបានជាវដ្ត Carnot ត្រូវបានចាត់ទុកថាជាវដ្តដ៏ល្អ? ចម្លើយវដ្ត Carnot ត្រូវបានចាត់ទុកថាជាឧត្តមគតិ ពីព្រោះវាតំណាងឱ្យដែនកំណត់ខាងលើនៃប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់ម៉ាស៊ីនកំដៅណាមួយ។ គ្មានម៉ាស៊ីនពិតប្រាកដណាអាចមានប្រសិទ្ធភាពជាងម៉ាស៊ីន Carnot ដែលដំណើរការរវាងអាងស្តុកសីតុណ្ហភាពពីរដូចគ្នានោះទេ។
- តើដំណើរការទាំងបួននៅក្នុងវដ្ត Carnot មានអ្វីខ្លះ? ចម្លើយដំណើរការទាំងបួននៅក្នុងវដ្ត Carnot គឺ៖
- ការពង្រីកអ៊ីសូទែមនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ .
- ការពង្រីកអាឌីអាបាទិក (ដែលប្រព័ន្ធត្រូវបានអ៊ីសូឡង់កម្ដៅ ហើយត្រជាក់ចុះ)។
- ការបង្ហាប់អ៊ីសូទែមនៅសីតុណ្ហភាពទាប .
- ការបង្ហាប់អាឌីយ៉ាបាទិក (ដែលប្រព័ន្ធត្រូវបានអ៊ីសូឡង់កម្ដៅ និងឡើងកំដៅ)។
- ហេតុអ្វីបានជាមិនមានម៉ាស៊ីនកំដៅពិតប្រាកដដែលដំណើរការលើវដ្ត Carnot? ចម្លើយម៉ាស៊ីនពិតមានការខាតបង់ដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបាន ដូចជាការកកិត ហើយមិនអាចរក្សាបាននូវអ៊ីសូឡង់ដ៏ល្អឥតខ្ចោះក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការអាឌីអាបាទិក។ លើសពីនេះ វានឹងមិនអាចអនុវត្តបានទេក្នុងការសម្រេចបាននូវដំណើរការអ៊ីសូទែម័រយឺតគ្មានកំណត់ដែលត្រូវការដោយវដ្តកាណូត។
- តើប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីន Carnot ជាអ្វី? ចម្លើយ: ប្រសិទ្ធភាព នៃម៉ាស៊ីន Carnot ដែលដំណើរការរវាងអាងស្តុកសីតុណ្ហភាពពីរ (ក្តៅ) និង (ត្រជាក់) ត្រូវបានផ្តល់ឱ្យដោយ៖
ដែលសីតុណ្ហភាពគិតជា Kelvin។
- ហេតុអ្វីបានជាម៉ាស៊ីន Carnot មិនអាចមានប្រសិទ្ធភាព 100%? ចម្លើយប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីន Carnot គឺអាស្រ័យលើភាពខុសគ្នានៃសីតុណ្ហភាពរវាងអាងស្តុកទឹកក្តៅ និងត្រជាក់។ ដើម្បីសម្រេចបានប្រសិទ្ធភាព 100% សីតុណ្ហភាពរបស់អាងស្តុកទឹកត្រជាក់ត្រូវតែសូន្យដាច់ខាត (0 Kelvin) ដែលមិនអាចសម្រេចបានក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង។
- តើអ្វីទៅជាសារៈសំខាន់នៃភាពអាចបញ្ច្រាស់បាននៅក្នុងវដ្ត Carnot? ចម្លើយភាពអាចបញ្ច្រាស់បានធានាថាមិនមានដំណើរការបង្កើតអង់ត្រូពីទេ ដែលមានន័យថាវដ្តអាចដំណើរការក្នុងប្រសិទ្ធភាពអតិបរមា។ ដំណើរការដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបានណាមួយនឹងធ្វើឱ្យប្រសិទ្ធភាពនៃវដ្តថយចុះ។
- តើវដ្ត Carnot មានទំនាក់ទំនងយ៉ាងដូចម្តេចទៅនឹងច្បាប់ទីពីរនៃទែរម៉ូឌីណាមិក? ចម្លើយវដ្ត Carnot គាំទ្រច្បាប់ទីពីរដោយបង្កើតដែនកំណត់ខាងលើលើប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនកំដៅ។ ច្បាប់ទីពីរអះអាងថាគ្មានម៉ាស៊ីនណាអាចមានប្រសិទ្ធភាពជាងម៉ាស៊ីន Carnot ដែលដំណើរការរវាងសីតុណ្ហភាពពីរដូចគ្នានោះទេ។
- ហេតុអ្វីបានជាវាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការមានដំណើរការអ៊ីសូទែម័រនៅក្នុងកម្មវិធីពិភពពិតដូចដែលវាលេចឡើងនៅក្នុងវដ្ត Carnot? ចម្លើយដំណើរការអ៊ីសូទែមល ដូចដែលបានបង្ហាញនៅក្នុងវដ្ត Carnot តម្រូវឱ្យមានពេលវេលាគ្មានកំណត់ ដែលមិនអាចអនុវត្តបានក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង។ នេះដោយសារតែដើម្បីរក្សាស្ថានភាពអ៊ីសូទែមល ការផ្ទេរកំដៅគួរតែកើតឡើងយឺតៗគ្មានកំណត់។
-
តើវដ្ត Carnot ជួយវិស្វករ និងអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រយ៉ាងដូចម្តេច? ចម្លើយ ៖ វដ្ត Carnot ផ្តល់នូវស្តង់ដារទ្រឹស្តីសម្រាប់ប្រសិទ្ធភាពអតិបរមាដែលអាចធ្វើទៅបាននៃម៉ាស៊ីនកំដៅ។ តាមរយៈការប្រៀបធៀបម៉ាស៊ីនពិតប្រាកដទៅនឹងវដ្ត Carnot វិស្វករ និងអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអាចកំណត់ផ្នែកដែលត្រូវកែលម្អ និងយល់ពីដែនកំណត់ជាមូលដ្ឋាននៃការរចនារបស់ពួកគេ។
