Пример топлотне машине (примена другог закона термодинамике)

9 примера проблема са топлотним моторима (примена другог закона термодинамике)

1. У једном циклусу, мотор апсорбује 3000 џула топлоте из резервоара високе температуре и одводи 1000 џула топлоте резервоару ниске температуре. Одредите степен корисног дејства топлотне машине!

Пембахасан
Топлотни мотор Термин „карно“ у питањима на овој страници није исти као Карноова машина. Карноова машина је идеална топлотна машина и постоји само теоретски. Насупрот томе, топлотна машина на коју се позива у овом питању је стварна топлотна машина, а не теоретска топлотна машина (Карноова машина).
познато је :
Апсорбована топлота (Q_H) = 3000 џула
Ослобођена топлота (Q_L) = 1000 џула
Рад који машина производи (W) = 3000 – 1000 = 2000 џула
Питао Коефицијент корисне ефикасности топлотног мотора (e)
Јаваб :

2. Топлотна машина производи 2000 џула рада и одводи 500 џула топлоте у једном циклусу. Коефицијент корисности мотора је…

Пембахасан
познато је :
Рад који машина производи (W) = 2000 џула
Ослобођена топлота (Q_L) = 5000 џула
Апсорбована топлота (Q_H) = 2000 + 5000 = 7000 џула
Питао Коефицијент корисне ефикасности топлотног мотора (e)
Јаваб :

3. Аутомобилски мотор има корисни ефекат од 30%. Ако мотор произведе рад од 10.000 џула по циклусу, колико топлоте мотор одводи по циклусу?
Пембахасан
познато је :
Ефикасност (е) = 30% = 30/100 = 0,3
Рад који машина производи (W) = 3000 џула
Питао Топлота коју мотор расипа у сваком циклусу (Q_L)
Јаваб :
Израчунајте апсорбовану топлоту (Q_H) користећи формулу за ефикасност (е) топлотног мотора:
Топлота расипана по циклусу (Q_L) = апсорбована топлота (Q_H) – остварен рад (W)
Q_L = 10.000 џула – 3000 џула
Q_L = 7000 џула

Коефицијент корисне моћи топлотних мотора, Карноови мотори

4. Топлотна машина апсорбује 3.000 џула топлоте из резервоара високе температуре и одводи 2.400 џула у резервоар ниске температуре. Коефицијент корисности мотора је ….
А. 10%
Б. 15%
C. 20%
Д. 30%
Е. 40%
Дискусија:
познато је :
Q_H = 3000 џула, Q_L = 2400 џула.
Питао :
Коефицијент корисне снаге (e) топлотне машине?
Јаваб :
Тачан одговор је Ц.

5. Карноов мотор има резервоар високе температуре од 300 ^oC и резервоар ниске температуре 80 ^oC. Ефикасност машине је…
А. 38%
Б. 45%
C. 50%
Д. 58%
Е. 67%
Дискусија:
познато је :
T_L = КСНУМКС^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H = КСНУМКС^oC = (300 + 273) K = 573 K
Ако је температура позната у Целзијусовим јединицама, мора се претворити у Келвинове јединице (Келвин је Међународни систем јединица за температуру).
Питао :
Коефицијент корисне снаге (e) Карноовог мотора?
Јаваб :

Тачан одговор је А.

6. Највиша температура резервоара Карноовог мотора је 600 К, а његова ефикасност је 60%. Да би се постигла ефикасност од 70%, највиша температура резервоара Карноовог мотора мора бити...
А. 500 хиљада
Б. 800 К
Око 1000
Д. 1200 К
Е. 1500 К
Дискусија:
познато је :
Подаци 1: Т_H = 600 К, е = 60%
Подаци 2: Т_H = …. K ?, e = 70 %
Питао :
Висока температура (T_H)
Јаваб :
Користите податке 1 да бисте израчунали најнижу температуру (T_L).
Користите Т_L и податке 2 за израчунавање високе температуре (T_H):
Да би се постигла ефикасност од 70%, висока температура = 800 Келвина.
Тачан одговор је Б.

7. Погледајте PV графикон Карноовог мотора испод. Ако је W = 5000 џула, онда је количина топлоте коју мотор ослобађа по циклусу...
A. 2.315 џула
Б. 3.475 џула
C. 3.750 џула
D. 5.000 џула
Е. 5.600 џула

Дискусија:
познато је :
W = 5000 џула
T_H = 780 К
T_L = 320 К
Питао :
Q₂ ?
Јаваб :
Коефицијент корисности Карноовог мотора:
е = 1 – (Т_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
Само 59% топлоте се користи за обављање рада. Користите ове податке да бисте израчунали топлоту коју апсорбује Карноов мотор (Q₁).
(0,59)(Q₁) = 5000 џула
Q₁ = 5000 џула/0,59 = 8475 џула
Количина топлоте коју апсорбује мотор је 8475 џула.
Количина топлоте коју мотор ослобађа по циклусу:
W = Q₁ – П₂
5000 џула = 8475 џула – Q₂
Q₂ = 8475 џула – 5000 џула
Q₂ = 3475 џула
Тачан одговор је Б.

8. Погледајте PV дијаграм Карноовог мотора испод! Ако је топлота апсорбована (Q₁) = 8000 џула, онда је рад који обавља Карноов мотор…
А. 1640 Ј
Б. 4720 Ј
C. 5640 J
Д. 6270 Ј
Е. 8840 Џ

Дискусија:
познато је :
Q₁ = 8000 J
T_H = 820 К
T_L = 380 К
Питао :
В?
Јаваб :
Коефицијент корисности Карноовог мотора:
е = 1 – (Т_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
Само 54% ​​топлоте се користи за обављање рада. Користите ове податке да бисте израчунали рад који обавља Карноов мотор (W).
(0,59)(8000) = 4720 џула
Рад који обавља Карноов мотор је 4720 џула.
Тачан одговор је Б.

9. Карноов мотор ради између резервоара топлоте од 520 ^oC и хладни резервоар 110 ^oC. Ако машина апсорбује 3000 џула топлоте из врућег резервоара, онда је количина топлоте коју машина одводи...
А. 450 џула
Б. 800 џула
C. 1000 минута
D. 1200 џула
Е. 1440 џула
Дискусија:
познато је :
T_H = 520 + 273 = 793 К
T_L = 110 + 273 = 383 К
Q₁ = 3000 J
Питао :
Q₂ = … ?
Јаваб :
Коефицијент корисности Карноовог мотора:
е = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52
Користите ове податке да израчунате рад који је обавио мотор (W)
(0,52)(3000) = 1560 џула
Рад који машина обавља је 1560 џула.
Количина топлоте коју ослобађа мотор:
Q₂ = 3000 џула – 1560 џула
Q₂ = 1440 џула
Топлота коју ослобађа мотор је 1440 џула.