Жылуулук кыймылдаткычынын мисалы (термодинамиканын экинчи мыйзамын колдонуу)

9 Жылуулук кыймылдаткычынын көйгөйлөрүнүн мисалдары (термодинамиканын экинчи мыйзамын колдонуу)

1. Бир циклде кыймылдаткыч жогорку температурадагы резервуардан 3000 Джоул жылуулукту сиңирип алат жана төмөнкү температурадагы резервуарга 1000 Джоул жылуулукту кайтарып берет. Жылуулук кыймылдаткычынын эффективдүүлүгүн аныктагыла!

Талкуу
Жылуулук кыймылдаткычы Бул барактагы суроолордогу "карно" термини Карно кыймылдаткычы менен бирдей эмес. Карно кыймылдаткычы идеалдуу жылуулук кыймылдаткычы болуп саналат жана ал теориялык жактан гана бар. Ал эми бул суроодо айтылган жылуулук кыймылдаткычы теориялык жылуулук кыймылдаткычы эмес (Карно кыймылдаткычы), чыныгы жылуулук кыймылдаткычы болуп саналат.
Бул белгилүү :
Жылуулук сиңирилген (Q)_H) = 3000 Джоуль
Бөлүнүп чыккан жылуулук (Q_L) = 1000 Джоуль
Машина тарабынан өндүрүлгөн жумуш (W) = 3000 – 1000 = 2000 Джоуль
Суралган Жылуулук кыймылдаткычынын эффективдүүлүгү (e)
Джаваб :

2. Жылуулук кыймылдаткычы бир циклде 2000 Джоуль жумуш өндүрүп, 500 Джоуль жылуулукту бөлүп чыгарат. Кыймылдаткычтын пайдалуу эффективдүүлүгү...

Талкуу
Бул белгилүү :
Машина тарабынан өндүрүлгөн жумуш (W) = 2000 Джоуль
Бөлүнүп чыккан жылуулук (Q_L) = 5000 Джоуль
Жылуулук сиңирилген (Q)_H) = 2000 + 5000 = 7000 Джоуль
Суралган Жылуулук кыймылдаткычынын эффективдүүлүгү (e)
Джаваб :

3. Автоунаанын кыймылдаткычынын ПЭКи 30% түзөт. Эгерде кыймылдаткыч бир циклде 10 000 Джоуль жумуш өндүрсө, анда кыймылдаткыч бир циклде канча жылуулук бөлүп чыгарат?
Талкуу
Бул белгилүү :
Натыйжалуулук (e) = 30% = 30/100 = 0,3
Машина тарабынан өндүрүлгөн жумуш (W) = 3000 Джоуль
Суралган Кыймылдаткыч ар бир циклде бөлүнүп чыккан жылуулук (Q_L)
Джаваб :
Жутулган жылуулукту эсептегиле (Q)_H) жылуулук кыймылдаткычынын натыйжалуулук формуласын (e) колдонуу менен:
Бир циклде бөлүнүп чыккан жылуулук (Q)_L) = жылуулукту сиңирүү (Q_H) – түзүлгөн иш (W)
Q_L = 10.000 Джоул – 3000 Джоул
Q_L = 2 376 000 Джоуль

Жылуулук кыймылдаткычтарынын, Карно кыймылдаткычтарынын эффективдүүлүгү

4. Жылуулук кыймылдаткычы жогорку температурадагы резервуардан 3.000 Джоул жылуулукту сиңирип алат жана 2.400 Джоулду төмөнкү температурадагы резервуарга кайтарат. Кыймылдаткычтын эффективдүүлүгү ….
А. 10%
B. 15%
C. 20%
D. 30%
E. 40%
Талкуу:
Бул белгилүү :
Q_H = 3000 Джоуль, Q_L = 2400 Джоуль.
Суралган :
Жылуулук кыймылдаткычынын эффективдүүлүгү (e)?
Джаваб :
Туура жооп - C.

5. Carnot кыймылдаткычынын жогорку температурадагы резервуары 300 ^oC жана төмөнкү температурадагы резервуар 80 ^oC. Машинанын эффективдүүлүгү…
А. 38%
B. 45%
C. 50%
D. 58%
E. 67%
Талкуу:
Бул белгилүү :
T_L = 80^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H = 300^oC = (300 + 273) K = 573 K
Эгерде температура Цельсий бирдиктеринде белгилүү болсо, аны Кельвин бирдиктерине айландыруу керек (Кельвин - температураны өлчөөчү эл аралык бирдиктер системасы).
Суралган :
Карно кыймылдаткычынын эффективдүүлүгү (e)?
Джаваб :

Туура жооп - А.

6. Карно кыймылдаткычынын резервуарынын жогорку температурасы 600 К жана анын эффективдүүлүгү 60%. 70% эффективдүүлүккө жетүү үчүн, Карно кыймылдаткычынын резервуарынын жогорку температурасы... болушу керек.
A. 500 K
B. 800 K
C. 1000 K
D. 1200 K
Чыгыш 1500 K
Талкуу:
Бул белгилүү :
Маалыматтар 1: T_H = 600 K, e = 60%
Маалыматтар 2: T_H = …. K?, e = 70 %
Суралган :
Жогорку температура (T_H)
Джаваб :
Төмөнкү температураны (T) эсептөө үчүн 1-маалыматтарды колдонуңуз_L).
Т колдонуңуз_L жана жогорку температураны эсептөө үчүн маалыматтар 2 (T_H):
70% натыйжалуулукка жетүү үчүн, жогорку температура = 800 Кельвин.
Туура жооп - Б.

7. Төмөндөгү Карно кыймылдаткычынын күн энергиясынын графигин караңыз. Эгерде W = 5000 Джоуль болсо, анда кыймылдаткыч бир циклде бөлүп чыгарган жылуулуктун көлөмү...
A. 158 400 Джоуль
B. 3.475 Джоуль
C. 3.750 Джоуль
D. 9 504 000 Джоуль
E. 5.600 Джоуль

Талкуу:
Бул белгилүү :
W = 5000 Джоуль
T_H = 780 K
T_L = 320 K
Суралган :
Q₂ ?
Джаваб :
Карно кыймылдаткычынын натыйжалуулугу:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
Жылуулуктун 59% гана жумуш аткарууга жумшалат. Бул маалыматтарды колдонуп, Карно кыймылдаткычы сиңирген жылуулукту эсептегиле (Q₁).
(0,59)(Q₁) = 5000 Джоуль
Q₁ = 5000 Джоуль/0,59 = 8475 Джоуль
Кыймылдаткыч сиңирген жылуулуктун көлөмү 8475 Джоуль.
Кыймылдаткычтан бир циклде бөлүнүп чыккан жылуулуктун көлөмү:
W = Q₁ - С₂
5000 Джоуль = 8475 Джоуль – Q₂
Q₂ = 8475 Джоул – 5000 Джоул
Q₂ = 2 376 000 Джоуль
Туура жооп - Б.

8. Төмөндөгү Карно кыймылдаткычынын фотоэлектрдик диаграммасын караңыз! Эгерде жылуулук сиңирилген болсо (Q₁) = 8000 Джоуль болсо, анда Карно кыймылдаткычынын аткарган иши...
A. 1640 J
B. 4720 J
C. 5640 Дж
D. 6270 Дж
E. 8840 Дж

Талкуу:
Бул белгилүү :
Q₁ = 8000 Дж
T_H = 820 K
T_L = 380 K
Суралган :
W?
Джаваб :
Карно кыймылдаткычынын натыйжалуулугу:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
Жылуулуктун 54% гана жумуш аткарууга жумшалат. Бул маалыматтарды колдонуп, Карно кыймылдаткычынын аткарган жумушун (W) эсептегиле.
(0,59)(8000) = 4720 Джоуль
Карно кыймылдаткычынын аткарган жумушу 4720 Джоуль.
Туура жооп - Б.

9. Карно кыймылдаткычы 520 жылуулук резервуарынын ортосунда иштейт ^oC жана муздак резервуар 110 ^oC. Эгерде машина ысык резервуардан 3000 Джоуль жылуулукту сиңирип алса, анда машинадан четке кагылган жылуулуктун көлөмү...
A. 450 джоуль
B. 800 джоуль
C. 1000 мүнөт
D. 1200 джоуль
E. 1440 джоуль
Талкуу:
Бул белгилүү :
T_H = 520 + 273 = 793 K
T_L = 110 + 273 = 383 K
Q₁ = 3000 Дж
Суралган :
Q₂ = … ?
Джаваб :
Карно кыймылдаткычынын натыйжалуулугу:
e = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52
Бул маалыматтарды колдонуп, кыймылдаткычтын аткарган жумушун (Вт) эсептегиле.
(0,52)(3000) = 1560 Джоуль
Машинанын аткарган жумушу 1560 Джоуль.
Кыймылдаткычтан бөлүнүп чыккан жылуулуктун көлөмү:
Q₂ = 3000 Джоул – 1560 Джоул
Q₂ = 2 376 000 Джоуль
Кыймылдаткычтан бөлүнүп чыккан жылуулук 1440 Джоульду түзөт.