තාප එන්ජිමක උදාහරණයක් (තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමයේ යෙදීම)

9 තාප එන්ජින් ගැටළු සඳහා උදාහරණ (තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමයේ යෙදීම)

1. එක් චක්‍රයකදී, එන්ජිමක් ඉහළ උෂ්ණත්ව ජලාශයකින් ජූල් 3000 ක තාපයක් අවශෝෂණය කර අඩු උෂ්ණත්ව ජලාශයකට ජූල් 1000 ක තාපයක් ප්‍රතික්ෂේප කරයි. තාප එන්ජිමේ කාර්යක්ෂමතාව තීරණය කරන්න!

සාකච්ඡා
තාප එන්ජිම මෙම පිටුවේ ඇති ප්‍රශ්නවල "කාර්නොට්" යන පදය කාර්නොට් එන්ජිමට සමාන නොවේ. කාර්නොට් එන්ජිමක් යනු කදිම තාප එන්ජිමක් වන අතර එය පවතින්නේ න්‍යායාත්මකව පමණි. ඊට වෙනස්ව, මෙම ප්‍රශ්නයේ සඳහන් තාප එන්ජිම සැබෑ තාප එන්ජිමකි, න්‍යායාත්මක තාප එන්ජිමක් නොවේ (කාර්නොට් එන්ජිම).
ඩිකෙටාහුයි :
අවශෝෂණය කරන ලද තාපය (Q_H) = 3000 ජූල්
මුදා හරින ලද තාපය (Q_L) = 1000 ජූල්
යන්ත්‍රය මඟින් නිපදවන කාර්යය (W) = 3000 – 1000 = 2000 ජූල්
ඇසුවා : තාප එන්ජිමේ කාර්යක්ෂමතාව (e)
ජවාබ් :

2. තාප එන්ජිමක් එක් චක්‍රයක් තුළ ජූල් 2000 ක කාර්යයක් නිපදවන අතර ජූල් 500 ක තාපය ප්‍රතික්ෂේප කරයි. එන්ජිමේ කාර්යක්ෂමතාව…

සාකච්ඡා
ඩිකෙටාහුයි :
යන්ත්‍රය මඟින් නිපදවන කාර්යය (W) = ජූල් 2000
මුදා හරින ලද තාපය (Q_L) = 5000 ජූල්
අවශෝෂණය කරන ලද තාපය (Q_H) = 2000 + 5000 = 7000 ජූල්
ඇසුවා : තාප එන්ජිමේ කාර්යක්ෂමතාව (e)
ජවාබ් :

3. කාර් එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව 30% කි. එන්ජිම චක්‍රයකට ජූල් 10.000 ක කාර්යයක් නිපදවන්නේ නම්, එන්ජිම චක්‍රයකට කොපමණ තාපයක් ප්‍රතික්ෂේප කරයිද?
සාකච්ඡා
ඩිකෙටාහුයි :
කාර්යක්ෂමතාව (e) = 30% = 30/100 = 0,3
යන්ත්‍රය මඟින් නිපදවන කාර්යය (W) = ජූල් 3000
ඇසුවා : එන්ජිම මගින් සෑම චක්‍රයකම විසුරුවා හරින තාපය (Q_L)
ජවාබ් :
අවශෝෂණය කරන තාපය ගණනය කරන්න (Q_H) තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතා සූත්‍රය (e) භාවිතා කරමින්:
චක්‍රයකට විසුරුවා හරින තාපය (Q_L) = අවශෝෂණය කරන ලද තාපය (Q_H) – වැඩ ජනනය කරන ලදී (W)
Q_L = ජූල් 10.000 – ජූල් 3000
Q_L = ජූල් 7000

තාප එන්ජින්, කාර්නොට් එන්ජින්වල කාර්යක්ෂමතාව

4. තාප එන්ජිමක් ඉහළ උෂ්ණත්ව ජලාශයකින් ජූල් 3.000 ක තාපයක් අවශෝෂණය කර අඩු උෂ්ණත්ව ජලාශයකට ජූල් 2.400 ක් ප්‍රතික්ෂේප කරයි. එන්ජිමේ කාර්යක්ෂමතාව ....
අ. 10%
ආ. 15%
සී. 20%
ඩී. 30%
ඊ. 40%
සාකච්ඡාව :
ඩිකෙටාහුයි :
Q_H = ජූල් 3000, Q_L = ජූල් 2400 යි.
ඇසුවා :
තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව (e)?
ජවාබ් :
නිවැරදි පිළිතුර C වේ.

5. කාර්නොට් එන්ජිමක 300° ක ඉහළ උෂ්ණත්ව සංචිතයක් ඇත. ^oC සහ අඩු උෂ්ණත්ව ජලාශය 80 ^oC. යන්ත්‍රයේ කාර්යක්ෂමතාවය…
අ. 38%
ආ. 45%
සී. 50%
ඩී. 58%
ඊ. 67%
සාකච්ඡාව :
ඩිකෙටාහුයි :
T_L = 80^oසී = (80 + 273) කේ = 353 කේ
T_H = 300^oසී = (300 + 273) කේ = 573 කේ
උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් ඒකක වලින් දන්නේ නම්, එය කෙල්වින් ඒකක බවට පරිවර්තනය කළ යුතුය (කෙල්වින් යනු උෂ්ණත්වය සඳහා වන ජාත්‍යන්තර ඒකක පද්ධතියයි).
ඇසුවා :
කාර්නොට් එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව (e)?
ජවාබ් :

නිවැරදි පිළිතුර A වේ.

6. කාර්නොට් එන්ජින් ජලාශයේ ඉහළ උෂ්ණත්වය 600 K වන අතර එහි කාර්යක්ෂමතාව 60% කි. 70% කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගැනීම සඳහා, කාර්නොට් එන්ජින් ජලාශයේ ඉහළ උෂ්ණත්වය...
අ. 500 කේ
බී. 800 කේ
කි. කි. 1000 කි
ඩී. 1200 කේ
යු. 1500 කි
සාකච්ඡාව :
ඩිකෙටාහුයි :
දත්ත 1: ටී_H = 600 K, e = 60%
දත්ත 2: ටී_H = …. කේ?, ඊ = 70 %
ඇසුවා :
ඉහළ උෂ්ණත්වය (T_H)
ජවාබ් :
අඩු උෂ්ණත්වය ගණනය කිරීමට දත්ත 1 භාවිතා කරන්න (T_L).
ටී භාවිතා කරන්න_L සහ ඉහළ උෂ්ණත්වය ගණනය කිරීම සඳහා දත්ත 2 (T_H):
70% කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගැනීම සඳහා, ඉහළ උෂ්ණත්වය = 800 කෙල්වින්.
නිවැරදි පිළිතුර B වේ.

7. පහත කාර්නොට් එන්ජිමේ PV ප්‍රස්ථාරය බලන්න. W = ජූල් 5000 නම්, එන්ජිම මඟින් චක්‍රයකට මුදා හරින තාප ප්‍රමාණය...
ඒ. 2.315 ජූල්
බී. 3.475 ජූල්
සී. 3.750 ජූල්
ඩී. ජූල් 5.000
ඊ. 5.600 ජූල්

සාකච්ඡාව :
ඩිකෙටාහුයි :
W = 5000 ජූල්
T_H = 780 කි
T_L = 320 කි
ඇසුවා :
Q₂ ?
ජවාබ් :
කාර්නොට් එන්ජින් කාර්යක්ෂමතාව:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
තාපයෙන් 59% ක් පමණක් වැඩ කිරීමට භාවිතා වේ. කාර්නොට් එන්ජිම මගින් අවශෝෂණය කරන තාපය ගණනය කිරීමට මෙම දත්ත භාවිතා කරන්න (Q₁).
(0,59)(ප්‍රශ්නය₁) = 5000 ජූල්
Q₁ = ජූල් 5000/0,59 = ජූල් 8475
එන්ජිම මගින් අවශෝෂණය කරන තාප ප්‍රමාණය ජූල් 8475 කි.
එන්ජිම මඟින් චක්‍රයකට මුදා හරින තාප ප්‍රමාණය:
ඩබ්ලිව් = ප්‍ර₁ – ප්‍ර₂
ජූල් 5000 = ජූල් 8475 – Q₂
Q₂ = ජූල් 8475 – ජූල් 5000
Q₂ = ජූල් 3475
නිවැරදි පිළිතුර B වේ.

8. පහත කාර්නොට් එන්ජිමේ PV රූප සටහන බලන්න! තාපය අවශෝෂණය කර ඇත්නම් (Q₁) = ජූල් 8000 ක් නම් කාර්නොට් එන්ජිම මඟින් කරන කාර්යය වන්නේ…
ඒ. 1640 ජේ
බී. 4720 ජේ
සී. 5640 ජේ
ඩී. 6270 ජේ
ඊ. 8840 ජේ

සාකච්ඡාව :
ඩිකෙටාහුයි :
Q₁ = 8000 ජේ
T_H = 820 කි
T_L = 380 කි
ඇසුවා :
ඩබ්ලිව් ?
ජවාබ් :
කාර්නොට් එන්ජින් කාර්යක්ෂමතාව:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
තාපයෙන් 54% ක් පමණක් වැඩ කිරීමට භාවිතා වේ. කාර්නොට් එන්ජිම (W) මගින් සිදු කරන ලද කාර්යය ගණනය කිරීමට මෙම දත්ත භාවිතා කරන්න.
(0,59)(8000) = ජූල් 4720
කාර්නොට් එන්ජිම මඟින් කරන ලද කාර්යය ජූල් 4720 කි.
නිවැරදි පිළිතුර B වේ.

9. කාර්නොට් එන්ජිමක් 520 ක තාප සංචිතයක් අතර ක්‍රියා කරයි. ^oC සහ සීතල ජලාශය 110 ^oC. යන්ත්‍රය රත් වූ ජලාශයෙන් ජූල් 3000 ක තාප ප්‍රමාණයක් අවශෝෂණය කරන්නේ නම්, යන්ත්‍රයෙන් ප්‍රතික්ෂේප වන තාප ප්‍රමාණය...
ඒ. ජූල් 450 යි
B. ජූල් 800 යි
සී. මිනිත්තු 1000 යි
ඩී. 1200 ජූල්
ඊ. 1440 ජූල්
සාකච්ඡාව :
ඩිකෙටාහුයි :
T_H = 520 + 273 = 793 කි
T_L = 110 + 273 = 383 කි
Q₁ = 3000 ජේ
ඇසුවා :
Q₂ = … ?
ජවාබ් :
කාර්නොට් එන්ජින් කාර්යක්ෂමතාව:
e = 1 - (383/793) = 1 - 0,48 = 0,52
එන්ජිම (W) මගින් කරන ලද කාර්යය ගණනය කිරීමට මෙම දත්ත භාවිතා කරන්න.
(0,52)(3000) = ජූල් 1560
යන්ත්‍රයෙන් කරන ලද කාර්යය ජූල් 1560 කි.
එන්ජිම මඟින් නිකුත් කරන තාප ප්‍රමාණය:
Q₂ = ජූල් 3000 – ජූල් 1560
Q₂ = ජූල් 1440
එන්ජිමෙන් නිකුත් වන තාපය ජූල් 1440 කි.