Afifi Carnot (fa'aaogaina o le tulafono lona lua o le thermodynamics) – fa'afitauli ma fofo

25 Afifi Carnot (fa'aaogaina o le tulafono lona lua o le thermodynamics) – fa'afitauli ma fofo

1. E galue se afi i le va o le 1200 Kelvin ma le 300 Kelvin. O le a le lelei o le afi lenei?

Ua iloa:

Vevela maualuga (T _H ) = 1200 K

Vevela maualalo (T _L ) = 300 K

Manaomia: Lelei (e)

Fofo:

2. E galue se afi i le va o le 727^oI le ma le 127^oC. O le vevela e ulufale mai i le afi e 6000 Joules. O le a le lelei o le afi ma le galuega e faia e le afi i ta'amilosaga ta'itasi?

Ua iloa:

maualuga māfanafana (T_H) = 727^oC + 273 = 1000 K

Vevela maualalo (T_L) = 127^oC + 273 = 400 K

Fa'aulufalega o le vevela (QH ₎ = 6000 Joules

Manaomia: Lelei (e) ma le galuega e faia e le afi (W)

Fofo:

Le lelei o le Afifi Carnot :

E faia galuega e le afi Carnot:

W = e Q_H

W = (0.6)(6000)

W = 3600 Joule

3. E galue se afi i le va o le 527^oI le ma le 127^oC. O le vevela e ulufale mai i le afi e 10,000 Joules. O le a le tele o le vevela e fa'asa'olotoina o se vevela otaota mai lenei afi?

Ua iloa:

Vevela maualuga (T _H ) = 527 ^o C + 273 = 800 K

Vevela maualalo (T_L) = 127^oC + 273 = 400 K

Fa'aulufalega o le vevela (QH ₎ = 10,000 Joules

Mana'omia: Fa'avevela e maua mai (Q)_L)

Fofo:

Le lelei o le afi Carnot:

E faia galuega e le afi Carnot:

W = e Q ₁

W = (0.5)(10.000)

W = 5000 Joule

Fa'avevela e maua mai (Q)_L) = Fa'aulufalega o le vevela (Q_H) – Galuega (W)

Q_L =Q_H - W

Q_L = 10,000 - 5,000

QL = ₅₀₀₀ Joule

4. O le a le lelei o le afi ma le galuega e faia e le afi e tusa ai ma le ata o loʻo i lalo.

Ua iloa:

Vevela maualuga (T _H ) = 800 K

Vevela maualalo (T _L ) = 300 K

Fa'aulufalega o le vevela (QH ₎ = 1000 Joules

Manaomia: Lelei (e) ma galue (W) faia e le afi

Fofo:

Le lelei o le afi Carnot:

E faia galuega e le afi Carnot:

W = e Q_H

W = (0.625)(1000)

W = 625 Joule

5. Afai e galue se afi Carnot i le va o le \( 500\,K \) ma le \( 300\,K \), fuafua lona lelei.
Tali: \( \eta = 1 – \frac{T_C}{T_H} = 1 – \frac{300}{500} = 0.4 = 40\% \)

6. Saili le lelei o le fa'aaogaina o se pusaaisa Carnot o lo'o fa'agaoioia i le va o le \( 300\,K \) ma le \( 250\,K \).
Tali: \( \eta = \frac{T_C}{T_H – T_C} = \frac{250}{50} = 5 = 500\% \)

7. O le lelei o le afi Carnot e \( 30\% \). Afai \( T_C = 300\,K \), saili \( T_H \).
Tali: \( T_H = \frac{T_C}{1 – \eta} = \frac{300}{0.7} \approx 428.57\,K \)

8. Afai e galue se pamu vevela a Carnot i le va o le \( 270\,K \) ma le \( 330\,K \), saili le fua fa'atatau o le fa'atinoga (COP).
Tali: \( \text{COP} = \frac{T_H}{T_H – T_C} = \frac{330}{60} = 5.5 \)

9. Fuafua le \( T_C \) mo se afi Carnot ma le \( 50\% \) lelei ma le \( T_H = 400\,K \).
Tali: \( T_C = T_H \times (1 – \eta) = 400 \times 0.5 = 200\,K \)

10. Fuafua le lelei o le afi Carnot o loʻo galue i le va o le \( 373\,K \) ma le \( 273\,K \).
Tali: \( \eta = 1 – \frac{273}{373} \approx 0.268 = 26.8\% \)

11. Saili le COP o se pusaaisa Carnot ma le \( T_C = 260\,K \) ma le \( T_H = 300\,K \).
Tali: \( \text{COP} = \frac{T_C}{T_H – T_C} = \frac{260}{40} = 6.5 \)

12. O le afi Carnot e iai le \( 25\% \) lelei ma le \( T_C = 200\,K \). Saili \( T_H \).
Tali: \( T_H = \frac{T_C}{1 – \eta} = \frac{200}{0.75} \approx 266.67\,K \)

13. Afai e galue se pamu vevela a Carnot i le va o le \( 220\,K \) ma le \( 320\,K \), saili le COP.
Tali: \( \text{COP} = \frac{T_H}{T_H – T_C} = \frac{320}{100} = 3.2 \)

14. Fuafua le \( T_C \) mo se afi Carnot ma le \( 60\% \) lelei ma le \( T_H = 500\,K \).
Tali: \( T_C = T_H \times (1 – \eta) = 500 \times 0.4 = 200\,K \)

15. Fuafua le lelei o le afi Carnot o loʻo galue i le va o le \( 600\,K \) ma le \( 400\,K \).
Tali: \( \eta = 1 – \frac{400}{600} \approx 0.333 = 33.3\% \)

16. Saili le COP o se pusaaisa Carnot ma le \( T_C = 280\,K \) ma le \( T_H = 330\,K \).
Tali: \( \text{COP} = \frac{T_C}{T_H – T_C} = \frac{280}{50} = 5.6 \)

17. O le afi Carnot e iai le \( 40\% \) lelei ma le \( T_C = 250\,K \). Saili \( T_H \).
Tali: \( T_H = \frac{T_C}{1 – \eta} = \frac{250}{0.6} \approx 416.67\,K \)

18. Afai e galue se pamu vevela a Carnot i le va o le \( 270\,K \) ma le \( 370\,K \), saili le COP.
Tali: \( \text{COP} = \frac{T_H}{T_H – T_C} = \frac{370}{100} = 3.7 \)

15. Fuafua le \( T_C \) mo se afi Carnot ma le \( 75\% \) lelei ma le \( T_H = 800\,K \).
Tali: \( T_C = T_H \times (1 – \eta) = 800 \times 0.25 = 200\,K \)

16. Fuafua le lelei o le afi Carnot o loʻo galue i le va o le \( 700\,K \) ma le \( 300\,K \).
Tali: \( \eta = 1 – \frac{300}{700} \approx 0.571 = 57.1\% \)

17. Saili le COP o se pusaaisa Carnot ma le \( T_C = 250\,K \) ma le \( T_H = 350\,K \).
Tali: \( \text{COP} = \frac{T_C}{T_H – T_C} = \frac{250}{100} = 2.5 \)

18. O le afi Carnot e iai le \( 10\% \) lelei ma le \( T_C = 150\,K \). Saili \( T_H \).
Tali: \( T_H = \frac{T_C}{1 – \eta} = \frac{150}{0.9} \approx 166.67\,K \)

19. Afai e galue se pamu vevela a Carnot i le va o le \( 200\,K \) ma le \( 400\,K \), saili le COP.
Tali: \( \text{COP} = \frac{T_H}{T_H – T_C} = \frac{400}{200} = 2 \)

20. Fuafua le \( T_C \) mo se afi Carnot ma le \( 80\% \) lelei ma le \( T_H = 1000\,K \).
Tali: \( T_C = T_H \times (1 – \eta) = 1000 \times 0.2 = 200\,K \)