Shembull i një motori nxehtësie (zbatimi i ligjit të dytë të termodinamikës)

9 Shembuj të problemeve me motorët e nxehtësisë (zbatimi i ligjit të dytë të termodinamikës)

1. Në një cikël, një motor thith 3000 xhaul nxehtësi nga një rezervuar me temperaturë të lartë dhe hedh 1000 xhaul nxehtësi në një rezervuar me temperaturë të ulët. Përcaktoni efikasitetin e motorit të nxehtësisë!

Diskutim
Motori i nxehtësisë Termi "carnot" në pyetjet në këtë faqe nuk është i njëjtë me motorin Carnot. Një motor Carnot është një motor ideal nxehtësie dhe ekziston vetëm teorikisht. Në të kundërt, motori i nxehtësisë i përmendur në këtë pyetje është një motor i vërtetë nxehtësie, jo një motor teorik nxehtësie (motori Carnot).
Dihet :
Nxehtësia e absorbuar (Q_H) = 3000 Xhaul
Nxehtësia e çliruar (Q_L) = 1000 Xhaul
Puna e prodhuar nga makina (W) = 3000 – 1000 = 2000 Xhaul
Pyeti Efikasiteti i motorit të nxehtësisë (e)
Xhevab :

2. Një motor nxehtësie prodhon 2000 xhul punë dhe largon 500 xhul nxehtësi në një cikël. Efikasiteti i motorit është…

Diskutim
Dihet :
Puna e prodhuar nga makina (W) = 2000 Xhaul
Nxehtësia e çliruar (Q_L) = 5000 Xhaul
Nxehtësia e absorbuar (Q_H) = 2000 + 5000 = 7000 Xhaul
Pyeti Efikasiteti i motorit të nxehtësisë (e)
Xhevab :

3. Një motor makine ka një efikasitet prej 30%. Nëse motori prodhon 10.000 xhaul punë për cikël, sa nxehtësi lirohet nga motori për cikël?
Diskutim
Dihet :
Efikasiteti (e) = 30% = 30/100 = 0,3
Puna e prodhuar nga makina (W) = 3000 Xhaul
Pyeti Nxehtësia e shpërndarë nga motori në çdo cikël (Q_L)
Xhevab :
Llogaritni nxehtësinë e absorbuar (Q_H) duke përdorur formulën e efikasitetit (e) të një motori nxehtësie:
Nxehtësia e shpërndarë për cikël (Q_L) = nxehtësia e absorbuar (Q_H) – puna e gjeneruar (W)
Q_L = 10.000 Xhul – 3000 Xhul
Q_L = 7000 Xhaul

Efikasiteti i motorëve të nxehtësisë, motorët Carnot

4. Një motor nxehtësie thith 3.000 xhaul nxehtësi nga një rezervuar me temperaturë të lartë dhe hedh 2.400 xhaul në një rezervuar me temperaturë të ulët. Efikasiteti i motorit është ….
A. 10%
B. 15%
C. 20%
D. 30%
E. 40%
Diskutim:
Dihet :
Q_H = 3000 Xhaul, Q_L = 2400 Xhaul.
Pyeti :
Efikasiteti (e) i një motori të nxehtësisë?
Xhevab :
Përgjigja e saktë është C.

5. Një motor Carnot ka një rezervuar me temperaturë të lartë prej 300 ^oC dhe rezervuar me temperaturë të ulët 80 ^oC. Efikasiteti i makinës është…
A. 38%
B. 45%
C. 50%
D. 58%
E. 67%
Diskutim:
Dihet :
T_L = 80^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H = 300^oC = (300 + 273) K = 573 K
Nëse temperatura dihet në njësi Celsius, ajo duhet të konvertohet në njësi Kelvin (Kelvin është Sistemi Ndërkombëtar i njësive për temperaturën).
Pyeti :
Efikasiteti (e) i një motori Carnot?
Xhevab :

Përgjigja e saktë është A.

6. Temperatura më e lartë e rezervuarit të motorit Carnot është 600 K dhe efikasiteti i tij është 60%. Për të arritur efikasitet 70%, temperatura më e lartë e rezervuarit të motorit Carnot duhet të jetë...
A. 500 K
B. 800 K
Rreth 1000 K
D. 1200 K
E. 1500 K
Diskutim:
Dihet :
Të dhënat 1: T_H = 600 K, e = 60%
Të dhënat 2: T_H = …. K?, e = 70%
Pyeti :
Temperaturë e lartë (T_H)
Xhevab :
Përdorni të dhënat 1 për të llogaritur temperaturën më të ulët (T_L).
Përdorni T_L dhe të dhënat 2 për të llogaritur temperaturën e lartë (T_H):
Për të arritur efikasitet prej 70%, temperatura më e lartë = 800 Kelvin.
Përgjigja e saktë është B.

7. Shikoni grafikun PV të motorit Carnot më poshtë. Nëse W = 5000 Xhaul, atëherë sasia e nxehtësisë që çlirohet nga motori për cikël është...
A. 2.315 Xhaul
B. 3.475 Xhaul
Rreth 3.750 xhaul
D. 5.000 Xhaul
E. 5.600 xhaul

Diskutim:
Dihet :
W = 5000 Xhaul
T_H = 780 K
T_L = 320 K
Pyeti :
Q₂ ?
Xhevab :
Efikasiteti i motorit Carnot:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
Vetëm 59% e nxehtësisë përdoret për të kryer punë. Përdorni këto të dhëna për të llogaritur nxehtësinë e absorbuar nga motori Carnot (Q₁).
(0,59)(Q₁) = 5000 Xhaul
Q₁ = 5000 Xhul/0,59 = 8475 Xhul
Sasia e nxehtësisë së absorbuar nga motori është 8475 Joules.
Sasia e nxehtësisë së lëshuar nga motori për cikël:
W = Q₁ – P₂
5000 Xhul = 8475 Xhul – Q₂
Q₂ = 8475 Xhul – 5000 Xhul
Q₂ = 3475 Xhaul
Përgjigja e saktë është B.

8. Shikoni diagramin PV të motorit Carnot më poshtë! Nëse nxehtësia e absorbuar (Q₁) = 8000 Xhaul, atëherë puna e kryer nga motori Carnot është…
A. 1640 J
B. 4720 J
Rreth 5640 J
D. 6270 J
E. 8840 J

Diskutim:
Dihet :
Q₁ = 8000 J
T_H = 820 K
T_L = 380 K
Pyeti :
W?
Xhevab :
Efikasiteti i motorit Carnot:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
Vetëm 54% e nxehtësisë përdoret për të kryer punë. Përdorni këto të dhëna për të llogaritur punën e kryer nga motori Carnot (W).
(0,59)(8000) = 4720 Xhaul
Puna e kryer nga motori Carnot është 4720 xhul.
Përgjigja e saktë është B.

9. Një motor Carnot punon midis një rezervuari nxehtësie prej 520 ^oC dhe rezervuari i ftohtë 110 ^oC. Nëse makina thith 3000 xhaul nxehtësi nga rezervuari i nxehtë, atëherë sasia e nxehtësisë së larguar nga makina është...
A. 450 xhul
B. 800 xhul
Rreth 1000 minuta
D. 1200 xhul
E. 1440 xhul
Diskutim:
Dihet :
T_H = 520 + 273 = 793 K
T_L = 110 + 273 = 383 K
Q₁ = 3000 J
Pyeti :
Q₂ = … ?
Xhevab :
Efikasiteti i motorit Carnot:
e = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52
Përdorni këto të dhëna për të llogaritur punën e kryer nga motori (W)
(0,52)(3000) = 1560 Xhaul
Puna e bërë nga makina është 1560 xhul.
Sasia e nxehtësisë së lëshuar nga motori:
Q₂ = 3000 Xhul – 1560 Xhul
Q₂ = 1440 Xhaul
Nxehtësia e lëshuar nga motori është 1440 xhul.