ຕົວຢ່າງຂອງເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນ (ການນຳໃຊ້ກົດເກນທີສອງຂອງເທີໂມໄດນາມິກ)

9 ຕົວຢ່າງຂອງບັນຫາເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນ (ການນຳໃຊ້ກົດເກນທີສອງຂອງເທີໂມໄດນາມິກ)

1. ໃນຮອບວຽນໜຶ່ງ, ເຄື່ອງຈັກດູດຊຶມຄວາມຮ້ອນ 3000 ຈູນ ຈາກອ່າງເກັບນ້ຳທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ ແລະ ປ່ອຍຄວາມຮ້ອນ 1000 ຈູນ ໄປຍັງອ່າງເກັບນ້ຳທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ຳ. ຈົ່ງກຳນົດປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນ!

ສົນທະນາ
ເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນ ຄຳວ່າ "carnot" ໃນຄຳຖາມໃນໜ້ານີ້ບໍ່ຄືກັນກັບເຄື່ອງຈັກ Carnot. ເຄື່ອງຈັກ Carnot ແມ່ນເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນທີ່ເໝາະສົມ ແລະ ມີຢູ່ຕາມທິດສະດີເທົ່ານັ້ນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນທີ່ກ່າວເຖິງໃນຄຳຖາມນີ້ແມ່ນເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນທີ່ແທ້ຈິງ, ບໍ່ແມ່ນເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນຕາມທິດສະດີ (ເຄື່ອງຈັກ Carnot).
ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ :
ຄວາມຮ້ອນຖືກດູດຊຶມ (Q_H) = 3000 ຈູລ
ຄວາມຮ້ອນທີ່ປ່ອຍອອກມາ (Q_L) = 1000 ຈູລ
ວຽກທີ່ຜະລິດໂດຍເຄື່ອງຈັກ (W) = 3000 – 1000 = 2000 ຈູນ
ຖາມແລ້ວ ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນ (e)
ຈາວາບ :

2. ເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນຜະລິດພະລັງງານ 2000 ຈູນ ແລະ ປະຕິເສດຄວາມຮ້ອນ 500 ຈູນໃນຮອບວຽນດຽວ. ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກແມ່ນ...

ສົນທະນາ
ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ :
ວຽກທີ່ຜະລິດໂດຍເຄື່ອງຈັກ (W) = 2000 Joules
ຄວາມຮ້ອນທີ່ປ່ອຍອອກມາ (Q_L) = 5000 ຈູລ
ຄວາມຮ້ອນຖືກດູດຊຶມ (Q_H) = 2000 + 5000 = 7000 ຈູນ
ຖາມແລ້ວ ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນ (e)
ຈາວາບ :

3. ເຄື່ອງຈັກລົດມີປະສິດທິພາບ 30%. ຖ້າເຄື່ອງຈັກຜະລິດພະລັງງານໄດ້ 10.000 ຈູນຕໍ່ຮອບວຽນ, ຄວາມຮ້ອນຈະຖືກປ່ອຍອອກມາຈາກເຄື່ອງຈັກຕໍ່ຮອບວຽນເທົ່າໃດ?
ສົນທະນາ
ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ :
ປະສິດທິພາບ (e) = 30% = 30/100 = 0,3
ວຽກທີ່ຜະລິດໂດຍເຄື່ອງຈັກ (W) = 3000 Joules
ຖາມແລ້ວ ຄວາມຮ້ອນທີ່ກະຈາຍໄປໂດຍເຄື່ອງຈັກໃນແຕ່ລະຮອບວຽນ (Q_L)
ຈາວາບ :
ຄິດໄລ່ຄວາມຮ້ອນທີ່ດູດຊຶມ (Q)_H) ໂດຍໃຊ້ສູດປະສິດທິພາບ (e) ຂອງເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນ:
ຄວາມຮ້ອນທີ່ກະຈາຍໄປຕໍ່ຮອບວຽນ (Q_L) = ຄວາມຮ້ອນຖືກດູດຊຶມ (Q_H) - ວຽກທີ່ສ້າງຂຶ້ນ (W)
Q_L = 10.000 ຈູລ – 3000 ຈູລ
Q_L = 7000 ຈູລ

ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນ, ເຄື່ອງຈັກ Carnot

4. ເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນດູດຊຶມຄວາມຮ້ອນ 3.000 ຈູນຈາກອ່າງເກັບນ້ຳທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ ແລະ ປ່ອຍຄວາມຮ້ອນ 2.400 ຈູນໄປຍັງອ່າງເກັບນ້ຳທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ຳ. ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກແມ່ນ….
ກ. 10%
ຂ. 15%
ຄ. 20%
ງ. 30%
E. 40%
ການສົນທະນາ:
ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ :
Q_H = 3000 ຈູລ, Q_L = 2400 ຈູລ.
ຖາມແລ້ວ :
ປະສິດທິພາບ (ອ) ຂອງເຄື່ອງຈັກຄວາມຮ້ອນ?
ຈາວາບ :
ຄຳຕອບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນ ຄ.

5. ເຄື່ອງຈັກ Carnot ມີອ່າງເກັບນ້ຳອຸນຫະພູມສູງ 300 ^oC ແລະ ອ່າງເກັບນ້ຳອຸນຫະພູມຕ່ຳ 80 ^oຄ. ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກແມ່ນ…
ກ. 38%
ຂ. 45%
ຄ. 50%
ງ. 58%
E. 67%
ການສົນທະນາ:
ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ :
T_L = 80^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H = 300^oC = (300 + 273) K = 573 K
ຖ້າຮູ້ອຸນຫະພູມເປັນຫົວໜ່ວຍເຊວຊຽດ, ມັນຕ້ອງຖືກປ່ຽນເປັນຫົວໜ່ວຍເຄວິນ (ເຄວິນ ແມ່ນລະບົບຫົວໜ່ວຍສາກົນສຳລັບອຸນຫະພູມ).
ຖາມແລ້ວ :
ປະສິດທິພາບ (ອ) ຂອງເຄື່ອງຈັກ Carnot?
ຈາວາບ :

ຄຳຕອບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນ A.

6. ອຸນຫະພູມສູງຂອງອ່າງເກັບນ້ຳເຄື່ອງຈັກ Carnot ແມ່ນ 600 K ແລະປະສິດທິພາບຂອງມັນແມ່ນ 60%. ເພື່ອໃຫ້ບັນລຸປະສິດທິພາບ 70%, ອຸນຫະພູມສູງຂອງອ່າງເກັບນ້ຳເຄື່ອງຈັກ Carnot ຕ້ອງ...
ກ. 500 ພັນ
ຂ. 800 ພັນ
ຄ. 1000 ພັນ
ງ. 1200 ພັນ
1500 ພັນເອີໂຣ
ການສົນທະນາ:
ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ :
ຂໍ້ມູນ 1: T_H = 600 K, e = 60%
ຂໍ້ມູນ 2: T_H = …. K ?, e = 70 %
ຖາມແລ້ວ :
ອຸນຫະພູມສູງ (T_H)
ຈາວາບ :
ໃຊ້ຂໍ້ມູນ 1 ເພື່ອຄິດໄລ່ອຸນຫະພູມຕໍ່າ (T_L).
ໃຊ້ T_L ແລະຂໍ້ມູນ 2 ເພື່ອຄິດໄລ່ອຸນຫະພູມສູງ (T_H):
ເພື່ອໃຫ້ບັນລຸປະສິດທິພາບ 70%, ອຸນຫະພູມສູງ = 800 Kelvin.
ຄຳຕອບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນ B.

7. ເບິ່ງກຣາຟ PV ຂອງເຄື່ອງຈັກ Carnot ຂ້າງລຸ່ມນີ້. ຖ້າ W = 5000 Joules, ປະລິມານຄວາມຮ້ອນທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກເຄື່ອງຈັກຕໍ່ຮອບວຽນແມ່ນ...
ກ. 2.315 ຈູລ
ຂ. 3.475 ຈູລ
ຄ. 3.750 ຈູລ
ງ. 5.000 ຈູລ
ອີ. 5.600 ຈູລ

ການສົນທະນາ:
ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ :
W = 5000 ຈູລ
T_H = 780 ກ
T_L = 320 ກ
ຖາມແລ້ວ :
Q₂ ?
ຈາວາບ :
ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກ Carnot:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
ມີພຽງ 59% ຂອງຄວາມຮ້ອນເທົ່ານັ້ນທີ່ໃຊ້ເພື່ອເຮັດວຽກ. ໃຊ້ຂໍ້ມູນນີ້ເພື່ອຄິດໄລ່ຄວາມຮ້ອນທີ່ດູດຊຶມໂດຍເຄື່ອງຈັກ Carnot (Q₁).
(0,59)(Q₁) = 5000 ຈູລ
Q₁ = 5000 ຈູນ/0,59 = 8475 ຈູນ
ປະລິມານຄວາມຮ້ອນທີ່ເຄື່ອງຈັກດູດຊຶມແມ່ນ 8475 ຈູນ.
ປະລິມານຄວາມຮ້ອນທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກເຄື່ອງຈັກຕໍ່ຮອບວຽນ:
W = Q₁ – ຖາມ₂
5000 ຈູລ = 8475 ຈູລ – ຄິວ₂
Q₂ = 8475 ຈູລ – 5000 ຈູລ
Q₂ = 3475 ຈູລ
ຄຳຕອບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນ B.

8. ເບິ່ງແຜນວາດ PV ຂອງເຄື່ອງຈັກ Carnot ຂ້າງລຸ່ມນີ້! ຖ້າຄວາມຮ້ອນຖືກດູດຊຶມ (Q₁) = 8000 ຈູນ ຫຼັງຈາກນັ້ນວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍເຄື່ອງຈັກ Carnot ແມ່ນ…
ກ. 1640 ຈູນ
ຂ. 4720 ຈູນ
ຄ. 5640 ຈູນ
ງ. 6270 ຈູນ
ອີ. 8840 ຈູນ

ການສົນທະນາ:
ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ :
Q₁ = 8000 ຈ
T_H = 820 ກ
T_L = 380 ກ
ຖາມແລ້ວ :
ວ?
ຈາວາບ :
ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກ Carnot:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
ມີພຽງແຕ່ 54% ຂອງຄວາມຮ້ອນເທົ່ານັ້ນທີ່ຖືກໃຊ້ເພື່ອເຮັດວຽກ. ໃຊ້ຂໍ້ມູນນີ້ເພື່ອຄິດໄລ່ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍເຄື່ອງຈັກ Carnot (W).
(0,59)(8000) = 4720 ຈູນ
ວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍເຄື່ອງຈັກ Carnot ແມ່ນ 4720 Joules.
ຄຳຕອບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນ B.

9. ເຄື່ອງຈັກ Carnot ເຮັດວຽກລະຫວ່າງອ່າງເກັບຄວາມຮ້ອນ 520 ^oC ແລະ ອ່າງເກັບນ້ຳເຢັນ 110 ^oຄ. ຖ້າເຄື່ອງຈັກດູດຊຶມຄວາມຮ້ອນ 3000 ຈູນຈາກອ່າງເກັບນ້ຳຮ້ອນ, ປະລິມານຄວາມຮ້ອນທີ່ຖືກປະຕິເສດຈາກເຄື່ອງຈັກແມ່ນ...
ກ. 450 ຈູລ
ຂ. 800 ຈູລ
ຄ. 1000 ນາທີ
ງ. 1200 ຈູລ
ອ. 1440 ຈູລ
ການສົນທະນາ:
ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ :
T_H = 520 + 273 = 793 K
T_L = 110 + 273 = 383 K
Q₁ = 3000 ຈ
ຖາມແລ້ວ :
Q₂ = … ?
ຈາວາບ :
ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກ Carnot:
e = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52
ໃຊ້ຂໍ້ມູນນີ້ເພື່ອຄິດໄລ່ວຽກທີ່ເຄື່ອງຈັກເຮັດໄດ້ (W)
(0,52)(3000) = 1560 ຈູນ
ວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍເຄື່ອງຈັກແມ່ນ 1560 Joules.
ປະລິມານຄວາມຮ້ອນທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກເຄື່ອງຈັກ:
Q₂ = 3000 ຈູລ – 1560 ຈູລ
Q₂ = 1440 ຈູລ
ຄວາມຮ້ອນທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກເຄື່ອງຈັກແມ່ນ 1440 ຈູນ.