Carnot ዑደት – ပြဿနာများနှင့် ဖြေရှင်းချက်များ

Carnot ዑደት – ပြဿနာများနှင့် ဖြေရှင်းချက်များ

၁။ အင်ဂျင်မှ စုပ်ယူသော အပူ (Q _{1 ) = 10,000 Joules ဆိုလျှင်} Carnot အင်ဂျင် မှ ဘာလုပ်သနည်း ။

လူသိများသည်-

အပူချိန်နိမ့် (T2 ₎ = 400 K

အပူချိန်မြင့် (T1 ₎ = 800 K

အပူထည့်သွင်းမှု (Q ₁ ) = 10,000 Joules

လိုအပ်သည်- Carnot အင်ဂျင် (W) ဖြင့် လုပ်ဆောင်သော အလုပ်

ဖြေရှင်းချက်:

Carnot အင်ဂျင်ရဲ့ စွမ်းဆောင်ရည်ကတော့-

Carnot အင်ဂျင်မှ လုပ်ဆောင်ခဲ့သည် -

W = e Q ₁

W = (1/2)(10,000) = 5000 ဂျိုး

2.

အထက်ပါဇယားကို အခြေခံ၍ အင်ဂျင်သည် လည်ပတ်မှုစက်ဝန်းတစ်ခုတွင် မည်သည့်အလုပ်လုပ်ဆောင်သနည်း။

လူသိများသည် :

အပူချိန်နိမ့် (T₂L ₎ = ၄၀၀ K

အပူချိန်မြင့် (T2H2 ₎ = 600 K

အပူထည့်သွင်းမှု (Q ₁ ) = 600 Joules

လိုအပ်သည်- Carnot အင်ဂျင် (W) မှ အလုပ်လုပ်ဆောင်ခဲ့သည်။

ဖြေရှင်းချက်

Carnot အင်ဂျင်ရဲ့ စွမ်းဆောင်ရည်ကတော့-

Carnot အင်ဂျင်မှ လုပ်ဆောင်သော အလုပ်များ

W = e Q ₁

W = (1/3)(600) = 200 ဂျိုး

၃။ အောက်ပါဇယားအပေါ်အခြေခံ၍ Carnot အင်ဂျင်၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကား အဘယ်နည်း။

လူသိများသည် :

အပူချိန်နိမ့် (T₂L ₎ = ၄၀၀ K

အပူချိန်မြင့် (T2H2 ₎ = 500 K

လိုအပ်သည်- Carnot အင်ဂျင်၏ စွမ်းဆောင်ရည် (e)

ဖြေရှင်းချက်

Carnot အင်ဂျင်၏ စွမ်းဆောင်ရည်

e = (သ _- သ ₎ / _သ

e = (၅၀၀ – ၃၅၀) / ၅၀၀

e = ၁၅၀ / ၅၀၀

င = 0.3

e = ၃၀/၁၀၀ = ၃၀%

၄။ အောက်ပါဂရပ်အရ အပူအင်ဂျင်၏ အမြင့်ဆုံးအပူချိန်မှာ 600 K ဖြစ်ပြီး အနိမ့်ဆုံးအပူချိန်မှာ 400 K ဖြစ်သည်။ အင်ဂျင်မှလုပ်ဆောင်သောအလုပ်သည် W ဖြစ်ပါက အပူထွက်ရှိမှုမှာ မည်မျှဖြစ်မည်နည်း။

လူသိများသည် :

အပူချိန်နိမ့် (T₂L ₎ = ၄၀၀ K

အပူချိန်မြင့် (T2H2 ₎ = 600 K

လိုအပ်သည်- အပူထွက်ရှိမှု ( _Q2 )

ဖြေရှင်းချက်

Carnot အင်ဂျင်၏ စွမ်းဆောင်ရည်

e = (သ _- သ ₎ / _သ

e = (၅၀၀ – ၃၅၀) / ၅၀၀

e = ၁၅၀ / ၅၀၀

e = ၈၀၀/၂၀၀၀

Carnot အင်ဂျင်မှ လုပ်ဆောင်သော အလုပ်များ

W = e Q ₁

W = အင်ဂျင်မှ လုပ်ဆောင်သော အလုပ်၊ e = စွမ်းဆောင်ရည်၊ Q1 = အပူထည့်သွင်းမှု

W = (၃/၈)(Q _၁ )

၃W = Q _၁

အပူထွက်ရှိမှု:

Q ₂ = Q ₁ – W

Q ₂ = 3W – W

Q ₂ = 2W

၅။ အောက်ပါဇယားအရ အပူထွက်ရှိမှုမှာ 3000 Joules ဖြစ်ပါက အပူဝင်အား မည်မျှဖြစ်မည်နည်း။

လူသိများသည် :

အပူချိန်နိမ့် (တီ)_L) = ၁၂၀၀ ကေ

အပူချိန်မြင့် (T2H2 ₎ = 800 K

အပူထွက်ရှိမှု (Q ₂ ) = 3000 Joules

လိုအပ်သည် : အပူထည့်သွင်းမှု (Q ₁ )

ဖြေရှင်းချက်

Carnot အင်ဂျင်၏ စွမ်းဆောင်ရည်

e = (သ _- သ ₎ / _သ

e = (၈၀၀ – ၅၀၀) /၈၆၀၀

e = ၁၅၀ / ၅၀၀

e = ၈၀၀/၂၀၀၀

Carnot အင်ဂျင်မှ လုပ်ဆောင်သော အလုပ်များ

W = e Q ₁

W = (၃/၈)(Q _၁ )

၈W/၃ = Q _၁

Q ₂ = Q ₁ – W

Q ₂ = 8W/3 – 3W/3

Q ₂ = 5W/3

၃ ကွက် _၂ = ၅ ဝပ်

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

အင်ဂျင်မှ စုပ်ယူသော အပူ-

Q ₁ = W + Q ₂ = 1800 + 3000 = 4800 Joules

၆။ Carnot အင်ဂျင်သည် အပူချိန် 800 Kelvin တွင် အပူကို စုပ်ယူပြီး Carnot အင်ဂျင်၏ စွမ်းဆောင်ရည်မှာ 50% ဖြစ်သည်။ အပူချိန်နိမ့်ကို တသမတ်တည်းထားရှိပါက စွမ်းဆောင်ရည် 80% အထိ မြှင့်တင်ရန် အပူချိန်မြင့်က အဘယ်နည်း။

လူသိများသည် :

အပူချိန်မြင့် (TH₂) = 800 K ဖြစ်ပါက _၊ စွမ်းဆောင်ရည် (e) = 50% = 0.5

လိုအပ်သည်- ထိရောက်မှု (e) = 80% = 0.8 ဖြစ်ပါက အပူချိန်မြင့် (TH₂ ₎

ဖြေရှင်းချက်

အပူချိန်နိမ့် = ၄၀၀ ကယ်ဗင်

ထိရောက်မှု (e) = 80% ဆိုရင် အမြင့်ဆုံးအပူချိန် (TH₂) _က ဘယ်လောက်လဲ ။

အပူချိန်မြင့် = ၂၀၀၀ ကယ်ဗင်

၇။ Carnot အင်ဂျင်တစ်လုံးသည် အပူချိန် 600 Kelvin တွင် စွမ်းဆောင်ရည် 40% ဖြင့် အလုပ်လုပ်သည်။ အင်ဂျင်၏ စွမ်းဆောင်ရည် 75% ရှိပြီး အနိမ့်ဆုံးအပူချိန်ကို တည်ငြိမ်အောင်ထားပါက အမြင့်ဆုံးအပူချိန်ကား အဘယ်နည်း။

လူသိများသည် :

အပူချိန်မြင့် (TH₂) = 600 K ဖြစ်ပါက _၊ စွမ်းဆောင်ရည် (e) = 40% = 0.4

လိုအပ်သည်- ထိရောက်မှု (e) = 75% = 0.75 ဖြစ်ပါက အပူချိန်မြင့် (TH₂ ₎

ဖြေရှင်းချက်

အပူချိန်မြင့်မားခြင်း (T)_H) ထိရောက်မှု (င) = ၈၀% ဖြစ်ရင် ?

အပူချိန်မြင့် = ၂၀၀၀ ကယ်ဗင်

1. Carnot သံသရာဆိုတာ ဘာလဲ။ အဖွေကာနော့ သံသရာသည် အထိရောက်ဆုံး ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်သော အပူအင်ဂျင် သံသရာကို ကိုယ်စားပြုသည့် သီအိုရီဆိုင်ရာ သာမိုဒိုင်းနမစ် သံသရာတစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းတွင် အိုင်ဆိုသာမာ လုပ်ငန်းစဉ်နှစ်ခုနှင့် အဒိုင်ယာဘက်တစ် လုပ်ငန်းစဉ်နှစ်ခု ပါဝင်သည်။
2. Carnot cycle ကို ဘာကြောင့် စံပြ cycle အဖြစ် သတ်မှတ်ကြတာလဲ။ အဖွေ: Carnot cycle သည် မည်သည့်အပူအင်ဂျင်အတွက်မဆို ထိရောက်မှု၏ အထက်ကန့်သတ်ချက်ကို ကိုယ်စားပြုသောကြောင့် စံပြအဖြစ် သတ်မှတ်ခံရသည်။ တူညီသော အပူချိန်သိုလှောင်ကန်နှစ်ခုကြားတွင် လည်ပတ်နေသော Carnot အင်ဂျင်ထက် မည်သည့်အင်ဂျင်မျှ ပိုမိုထိရောက်မှုမရှိပါ။
3. Carnot သံသရာရဲ့ လုပ်ငန်းစဉ်လေးခုက ဘာတွေလဲ။ အဖွေCarnot သံသရာတွင် လုပ်ငန်းစဉ်လေးခုမှာ-
   1. မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် Isothermal ချဲ့ထွင်ခြင်း T_H​.
   2. Adiabatic expansion (စနစ်ကို အပူလျှပ်ကာထားပြီး အေးသွားသည့်နေရာ)။
   3. အပူချိန်နိမ့်တွင် Isothermal ဖိသိပ်မှု T_C​.
   4. Adiabatic compression (စနစ်ကို အပူလျှပ်ကာထားပြီး အပူတက်လာသည့်နေရာ)။
4. Carnot cycle မှာ လည်ပတ်တဲ့ တကယ့်အပူအင်ဂျင် ဘာကြောင့် မရှိတာလဲ။ အဖွေအင်ဂျင်အစစ်များတွင် ပွတ်တိုက်မှုကဲ့သို့သော မပြောင်းလဲနိုင်သော ဆုံးရှုံးမှုများရှိပြီး adiabatic လုပ်ငန်းစဉ်များအတွင်း ပြီးပြည့်စုံသော insulation ကို ထိန်းသိမ်းနိုင်ခြင်းမရှိပါ။ ထို့အပြင်၊ Carnot cycle မှ လိုအပ်သော အဆုံးမဲ့နှေးကွေးသော isothermal လုပ်ငန်းစဉ်များကို ရရှိရန် လက်တွေ့မကျပါ။
5. Carnot အင်ဂျင်ရဲ့ စွမ်းဆောင်ရည်က ဘယ်လောက်လဲ။ အဖွေ: ထိရောက်မှု $\eta$ အပူချိန်သိုလှောင်ကန်နှစ်ခုကြားတွင် လည်ပတ်နေသော Carnot အင်ဂျင်၏ T_H​ (ပူပြင်းသော) နှင့် T_C​ (အအေး) ကို အောက်ပါတို့က ပေးသည်-
   η=1-T_C/T_H​​​

   အပူချိန်တွေကို ကယ်လ်ဗင်နဲ့ သတ်မှတ်တဲ့နေရာတွေမှာ။

6. Carnot အင်ဂျင်မှာ ဘာကြောင့် 100% စွမ်းဆောင်ရည် မရှိနိုင်တာလဲ။ အဖွေCarnot အင်ဂျင်၏ စွမ်းဆောင်ရည်သည် ပူသောရေလှောင်ကန်နှင့် အအေးလှောင်ကန်ကြားရှိ အပူချိန်ကွာခြားချက်ပေါ်တွင် မူတည်ပါသည်။ ၁၀၀% စွမ်းဆောင်ရည်ရရှိရန်အတွက် အအေးလှောင်ကန်၏ အပူချိန်သည် သုည (၀ ကယ်ဗင်) ဖြစ်ရန် လိုအပ်ပြီး လက်တွေ့တွင် ရရှိရန် မဖြစ်နိုင်ပါ။
7. Carnot သံသရာမှာ ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်မှုရဲ့ အရေးပါမှုက ဘာလဲ။ အဖွေပြောင်းပြန်လှန်နိုင်မှုက entropy ထုတ်လုပ်တဲ့ လုပ်ငန်းစဉ်တွေ မရှိကြောင်း သေချာစေပြီး၊ ဆိုလိုတာက သံသရာဟာ အမြင့်ဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်နဲ့ လည်ပတ်နိုင်ပါတယ်။ မပြောင်းလဲနိုင်တဲ့ လုပ်ငန်းစဉ်တိုင်းဟာ သံသရာရဲ့ စွမ်းဆောင်ရည်ကို လျော့ကျစေပါလိမ့်မယ်။
8. Carnot cycle ဟာ သာမိုဒိုင်းနမစ်ရဲ့ ဒုတိယနိယာမနဲ့ ဘယ်လိုဆက်စပ်နေလဲ။ အဖွေကာနော့စက်ဝန်းသည် အပူအင်ဂျင်များ၏ စွမ်းဆောင်ရည်အပေါ် အထက်ကန့်သတ်ချက်ကို ချမှတ်ခြင်းဖြင့် ဒုတိယနိယာမကို အခြေခံထားသည်။ ဒုတိယနိယာမသည် အပူချိန်နှစ်ခုကြားတွင် လည်ပတ်နေသော ကာနော့အင်ဂျင်ထက် မည်သည့်အင်ဂျင်မှ ပိုမိုထိရောက်မှုမရှိဟု အခိုင်အမာဆိုထားသည်။
9. Carnot cycle မှာ ပေါ်လာတဲ့အတိုင်း တစ်ထပ်တည်း isothermal လုပ်ငန်းစဉ်တွေ လက်တွေ့ကမ္ဘာမှာ ရှိဖို့ ဘာကြောင့် မဖြစ်နိုင်တာလဲ။ အဖွေCarnot cycle မှာ ဖော်ပြထားတဲ့အတိုင်း isothermal လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဟာ အဆုံးမရှိ အချိန်အများကြီး လိုအပ်ပြီး လက်တွေ့ကမ္ဘာမှာ လက်တွေ့မကျပါဘူး။ အကြောင်းကတော့ isothermal အခြေအနေကို ထိန်းသိမ်းဖို့အတွက် အပူလွှဲပြောင်းမှုဟာ အကန့်အသတ်မရှိ နှေးကွေးစွာ ဖြစ်ပေါ်သင့်လို့ပါ။

10. Carnot cycle က အင်ဂျင်နီယာတွေနဲ့ သိပ္ပံပညာရှင်တွေကို ဘယ်လိုကူညီပေးသလဲ။ အဖြေ : Carnot cycle က အပူအင်ဂျင်တွေရဲ့ အမြင့်ဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်အတွက် သီအိုရီဆိုင်ရာ စံနှုန်းတစ်ခုကို ပံ့ပိုးပေးပါတယ်။ တကယ့်အင်ဂျင်တွေကို Carnot cycle နဲ့ နှိုင်းယှဉ်ခြင်းအားဖြင့် အင်ဂျင်နီယာတွေနဲ့ သိပ္ပံပညာရှင်တွေဟာ တိုးတက်အောင်လုပ်ရမယ့်နေရာတွေကို ဖော်ထုတ်နိုင်ပြီး သူတို့ရဲ့ ဒီဇိုင်းတွေရဲ့ အခြေခံကန့်သတ်ချက်တွေကို နားလည်နိုင်ပါတယ်။