Faʻataʻitaʻiga o se afi vevela (faʻaaogaina o le tulafono lona lua o le thermodynamics)

9 Faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli o le afi vevela (faʻaaogaina o le tulafono lona lua o le thermodynamics)

1. I le tasi taamilosaga, e mitiia e se afi le 3000 Joules o le vevela mai se tane vevela maualuga ma teena le 1000 Joules o le vevela i se tane vevela maualalo. Fuafua le lelei o le afi vevela!

Talanoaga
Afi fa'avevela O le faaupuga "carnot" i fesili o loo i luga o lenei itulau e lē tutusa ma le afi Carnot. O le afi Carnot o se afi vevela lelei ma e na o le fa'atatau lava lona i ai. I se fa'atusatusaga, o le afi vevela o loo ta'ua i lenei fesili o se afi vevela moni, ae lē o se afi vevela fa'atatau (le afi Carnot).
Ua iloa :
Mitiina le vevela (Q_H) = 3000 Joule
Ua fa'asa'olotoina le vevela (Q_L) = 1000 Joule
Galuega na gaosia e le masini (W) = 3000 – 1000 = 2000 Joules
Fesiligia : Lelei o le afi vevela (e)
Tali :

2. E gaosia e se afi vevela le 2000 Joules o le galuega ma teena le 500 Joules o le vevela i le tasi taamilosaga. O le lelei o le afi e…

Talanoaga
Ua iloa :
Galuega na gaosia e le masini (W) = 2000 Joules
Ua fa'asa'olotoina le vevela (Q_L) = 5000 Joule
Mitiina le vevela (Q_H) = 2000 + 5000 = 7000 Joule
Fesiligia : Lelei o le afi vevela (e)
Tali :

3. E 30% le lelei o le afi o se ta'avale. Afai e 10.000 Joules le galuega e gaosia e le afi i le ta'amilosaga ta'itasi, e fia le tele o le vevela e te'ena e le afi i le ta'amilosaga ta'itasi?
Talanoaga
Ua iloa :
Lelei (e) = 30% = 30/100 = 0,3
Galuega na gaosia e le masini (W) = 3000 Joules
Fesiligia : O le vevela e fa'asalalauina e le afi i ta'amilosaga ta'itasi (Q_L)
Tali :
Fuafua le vevela ua mitiia (Q_H) fa'aaogaina le fua fa'atatau o le lelei (e) o se afi vevela:
Vevela ua fa'asalalauina i le ta'amilosaga ta'itasi (Q_L) = vevela ua mitiia (Q_H) – galuega na faʻatupuina (W)
Q_L = 10.000 Joules – 3000 Joules
Q_L = 7000 Joule

Le lelei o afi vevela, afi Carnot

4. E mitiia e se afi vevela le 3.000 Joules o le vevela mai se tane vevela maualuga ma teena le 2.400 Joules i se tane vevela maualalo. O le lelei o le afi e ….
A. 10%
B. 15%
C. 20%
D. 30%
E. 40%
Talanoaga:
Ua iloa :
Q_H = 3000 Joules, Q_L = 2400 Joules.
Fesiligia :
Le lelei (e) o se afi vevela?
Tali :
O le tali sa'o o le C.

5. O le afi Carnot e iai le tane vevela maualuga e 300 ^oC ma le vai fa'apuna vevela maualalo 80 ^oC. O le lelei o le masini e…
A. 38%
B. 45%
C. 50%
D. 58%
E. 67%
Talanoaga:
Ua iloa :
T_L = 80^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H = 300^oC = (300 + 273) K = 573 K
Afai e iloa le vevela i iunite Celsius, e tatau ona liua i iunite Kelvin (Kelvin o le International System of units for temperature).
Fesiligia :
Le lelei (e) o le afi Carnot?
Tali :

O le tali sa'o o le A.

6. O le vevela maualuga o le tane vai o le afi Carnot e 600 K ma o lona lelei e 60%. Ina ia ausia le lelei e 70%, e tatau ona...
A. 500 K
B. 800 K
C. 1000 K
D. 1200 K
E. 1500 K
Talanoaga:
Ua iloa :
Fa'amaumauga 1: T_H = 600 K, e = 60%
Fa'amaumauga 2: T_H = …. K ?, e = 70 %
Fesiligia :
Vevela maualuga (T_H)
Tali :
Faaaoga fa'amaumauga 1 e fuafua ai le vevela maualalo (T_L).
Faaaoga le T_L ma fa'amaumauga 2 e fuafua ai le vevela maualuga (T_H):
Ina ia ausia le 70% o le lelei, o le vevela maualuga = 800 Kelvin.
O le tali sa'o o le B.

7. Va'ai i le kalafa PV o le afi Carnot o lo'o i lalo. Afai o le W = 5000 Joules, o le aofa'i o le vevela e fa'asa'olotoina e le afi i le ta'amilosaga ta'itasi o le...
A. 2.315 Joules
B. 3.475 Joules
C. 3.750 Joules
D. 5.000 Joules
E. 5.600 Joules

Talanoaga:
Ua iloa :
W = 5000 Joule
T_H = 780 K
T_L = 320 K
Fesiligia :
Q₂ ?
Tali :
Le lelei o le afi Carnot:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
E na'o le 59% o le vevela e fa'aaogaina e fai ai galuega. Faaaoga nei fa'amaumauga e fuafua ai le vevela e mitiia e le afi Carnot (Q₁).
(0,59)(Q)₁) = 5000 Joule
Q₁ = 5000 Joules/0,59 = 8475 Joules
O le aofaʻi o le vevela e mitiia e le afi e 8475 Joules.
Le aofaʻi o le vevela e faʻasaʻolotoina e le afi i le taʻamilosaga taʻitasi:
W = Q₁ –Q₂
5000 Joules = 8475 Joules – Q₂
Q₂ = 8475 Joules – 5000 Joules
Q₂ = 3475 Joule
O le tali sa'o o le B.

8. Va'ai i le ata PV o le afi Carnot o lo'o i lalo! Afai e mitiia e le vevela (Q₁) = 8000 Joules o lona uiga o le galuega e faia e le afi Carnot o le…
A. 1640 J
B. 4720 J
C. 5640 J
D. 6270 J
E. 8840 J

Talanoaga:
Ua iloa :
Q₁ = 8000 J
T_H = 820 K
T_L = 380 K
Fesiligia :
W?
Tali :
Le lelei o le afi Carnot:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
E na'o le 54% o le vevela e fa'aaogaina e fai ai galuega. Faaaoga nei fa'amaumauga e fuafua ai le galuega e faia e le afi Carnot (W).
(0,59)(8000) = 4720 Joules
O le galuega e faia e le afi Carnot e 4720 Joules.
O le tali sa'o o le B.

9. E galue se afi Carnot i le va o se tane vevela e 520 ^oC ma le tane vai malulu 110 ^oC. Afai e mitiia e le masini le 3000 Joules o le vevela mai le tane vevela, o le aofaʻi o le vevela e teʻena mai le masini o le...
A. 450 joules
B. 800 joules
C. 1000 minute
D. 1200 joules
E. 1440 joules
Talanoaga:
Ua iloa :
T_H = 520 + 273 = 793 K
T_L = 110 + 273 = 383 K
Q₁ = 3000 J
Fesiligia :
Q₂ = … ?
Tali :
Le lelei o le afi Carnot:
e = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52
Faaaoga nei faʻamatalaga e fuafua ai le galuega e faia e le afi (W)
(0,52)(3000) = 1560 Joules
O le galuega e faia e le masini e 1560 Joules.
Le aofaʻi o le vevela e faʻasaʻolotoina e le afi:
Q₂ = 3000 Joules – 1560 Joules
Q₂ = 1440 Joule
O le vevela e faʻasaʻolotoina e le afi e 1440 Joules.