حرارت کے انجن کی مثال (تھرموڈینامکس کے دوسرے قانون کا اطلاق)

9 ہیٹ انجن کے مسائل کی مثالیں (تھرموڈینامکس کے دوسرے قانون کا اطلاق)

1. ایک چکر میں، ایک انجن اعلی درجہ حرارت کے ذخائر سے 3000 جولز گرمی جذب کرتا ہے اور کم درجہ حرارت کے ذخائر میں 1000 Joules گرمی کو مسترد کرتا ہے۔ گرمی کے انجن کی کارکردگی کا تعین کریں!

بحث
حرارتی انجن اس صفحہ پر سوالات میں "کارنوٹ" کی اصطلاح کارنوٹ انجن جیسی نہیں ہے۔ کارنوٹ انجن ایک مثالی ہیٹ انجن ہے اور صرف نظریاتی طور پر موجود ہے۔ اس کے برعکس، اس سوال میں جس ہیٹ انجن کا حوالہ دیا گیا ہے وہ ایک حقیقی ہیٹ انجن ہے، نظریاتی ہیٹ انجن (کارنوٹ انجن) نہیں۔
معلوم ہوتا ہے۔ :
حرارت جذب (Q_H) = 3000 جول
حرارت جاری (Q_L) = 1000 جول
مشین کے ذریعہ تیار کردہ کام (W) = 3000 - 1000 = 2000 Joules
پوچھا : ہیٹ انجن کی کارکردگی (ای)
جواب :

2. ایک ہیٹ انجن 2000 جولز کام پیدا کرتا ہے اور ایک چکر میں 500 جولز گرمی کو مسترد کرتا ہے۔ انجن کی کارکردگی ہے…

بحث
معلوم ہوتا ہے۔ :
مشین کے ذریعہ تیار کردہ کام (W) = 2000 Joules
حرارت جاری (Q_L) = 5000 جول
حرارت جذب (Q_H) = 2000 + 5000 = 7000 جول
پوچھا : ہیٹ انجن کی کارکردگی (ای)
جواب :

3. ایک کار انجن کی کارکردگی 30% ہوتی ہے۔ اگر انجن فی سائیکل 10.000 Joules کام پیدا کرتا ہے، تو انجن فی سائیکل کتنی حرارت کو مسترد کرتا ہے؟
بحث
معلوم ہوتا ہے۔ :
کارکردگی (ای) = 30% = 30/100 = 0,3
مشین کے ذریعہ تیار کردہ کام (W) = 3000 Joules
پوچھا : ہر چکر کے انجن کے ذریعے خارج ہونے والی حرارت (Q_L)
جواب :
جذب شدہ حرارت کا حساب لگائیں (Q_H) ہیٹ انجن کی کارکردگی کے فارمولے (e) کا استعمال کرتے ہوئے:
حرارت فی چکر ختم ہو گئی (Q_L) = گرمی جذب (Q_H) - پیدا شدہ کام (W)
Q_L = 10.000 Joules - 3000 Joules
Q_L = 7000 جول

حرارت کے انجنوں، کارنوٹ انجنوں کی کارکردگی

4. ایک ہیٹ انجن اعلی درجہ حرارت کے ذخائر سے 3.000 جولز گرمی جذب کرتا ہے اور 2.400 جولز کو کم درجہ حرارت والے ذخائر میں رد کرتا ہے۔ انجن کی کارکردگی ہے….
A. 10%
B. 15%
C. 20%
D. 30%
E. 40%
بحث:
معلوم ہوتا ہے۔ :
Q_H = 3000 Joules، Q_L = 2400 جولز۔
پوچھا :
گرمی کے انجن کی کارکردگی (ای)؟
جواب :
درست جواب C ہے۔

5. ایک کارنوٹ انجن میں 300 کا اعلی درجہ حرارت کا ذخیرہ ہوتا ہے۔ ^oC اور کم درجہ حرارت کے ذخائر 80 ^oC. مشین کی کارکردگی ہے…
A. 38%
B. 45%
C. 50%
D. 58%
E. 67%
بحث:
معلوم ہوتا ہے۔ :
T_L 80 =^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H 300 =^oC = (300 + 273) K = 573 K
اگر درجہ حرارت سیلسیس یونٹس میں جانا جاتا ہے، تو اسے کیلون یونٹس میں تبدیل کیا جانا چاہیے (کیلون درجہ حرارت کے لیے اکائیوں کا بین الاقوامی نظام ہے)۔
پوچھا :
کارنوٹ انجن کی کارکردگی (ای)؟
جواب :

صحیح جواب ہے A۔

6. کارنوٹ انجن کے ذخائر کا اعلی درجہ حرارت 600 K ہے اور اس کی کارکردگی 60% ہے۔ 70% کارکردگی حاصل کرنے کے لیے، کارنوٹ انجن کے ذخائر کا اعلی درجہ حرارت ہونا چاہیے...
A. 500 K
B. 800 K
C. 1000 K
D. 1200 K
E. 1500 K
بحث:
معلوم ہوتا ہے۔ :
ڈیٹا 1: T_H = 600 K، e = 60%
ڈیٹا 2: T_H =…. K؟، e = 70%
پوچھا :
اعلی درجہ حرارت (T_H)
جواب :
کم درجہ حرارت کا حساب لگانے کے لیے ڈیٹا 1 کا استعمال کریں (T_L).
ٹی استعمال کریں۔_L اور اعلی درجہ حرارت کا حساب لگانے کے لیے ڈیٹا 2 (T_H:)
70 فیصد کارکردگی حاصل کرنے کے لیے، اعلی درجہ حرارت = 800 کیلون۔
صحیح جواب ہے B۔

7. نیچے کارنوٹ انجن کا پی وی گراف دیکھیں۔ اگر W = 5000 Joules، تو انجن کے ذریعہ فی سائیکل جاری ہونے والی حرارت کی مقدار ہے...
A. 2.315 جول
B. 3.475 جول
C. 3.750 جول
D. 5.000 جول
E. 5.600 Joules

بحث:
معلوم ہوتا ہے۔ :
ڈبلیو = 5000 جول
T_H = 780 K
T_L = 320 K
پوچھا :
Q₂ ?
جواب :
کارنوٹ انجن کی کارکردگی:
e = 1 - (T_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
گرمی کا صرف 59% کام کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس ڈیٹا کا استعمال کارنوٹ انجن (Q₁).
(0,59)₁) = 5000 جول
Q₁ = 5000 Joules/0,59 = 8475 Joules
انجن کی طرف سے جذب ہونے والی حرارت کی مقدار 8475 Joules ہے۔
فی سائیکل انجن کی طرف سے جاری گرمی کی مقدار:
W = Q₁ - Q₂
5000 Joules = 8475 Joules – Q₂
Q₂ = 8475 Joules - 5000 Joules
Q₂ = 3475 جول
صحیح جواب ہے B۔

8. نیچے کارنوٹ انجن کے PV ڈایاگرام کو دیکھیں! اگر حرارت جذب ہو جائے (Q₁) = 8000 Joules پھر کارنوٹ انجن کے ذریعہ کیا جانے والا کام ہے…
A. 1640 J
B. 4720 J
C. 5640 J
D. 6270 J
E. 8840 J

بحث:
معلوم ہوتا ہے۔ :
Q₁ = 8000 J
T_H = 820 K
T_L = 380 K
پوچھا :
W ?
جواب :
کارنوٹ انجن کی کارکردگی:
e = 1 - (T_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
کام کرنے کے لیے صرف 54% حرارت استعمال ہوتی ہے۔ کارنوٹ انجن (W) کے ذریعے کیے گئے کام کا حساب لگانے کے لیے اس ڈیٹا کا استعمال کریں۔
(0,59)(8000) = 4720 جولز
کارنوٹ انجن کا کام 4720 Joules ہے۔
صحیح جواب ہے B۔

9. کارنوٹ انجن 520 کے ہیٹ ریزروائر کے درمیان کام کرتا ہے۔ ^oسی اور کولڈ ریزروائر 110 ^oC. اگر مشین گرم ذخائر سے 3000 جولز گرمی جذب کرتی ہے، تو مشین سے رد کی جانے والی حرارت کی مقدار...
A. 450 جولز
B. 800 جولز
C. 1000 منٹ
D. 1200 جولز
E. 1440 جولز
بحث:
معلوم ہوتا ہے۔ :
T_H = 520 + 273 = 793 K
T_L = 110 + 273 = 383 K
Q₁ = 3000 J
پوچھا :
Q₂ =…؟
جواب :
کارنوٹ انجن کی کارکردگی:
e = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52
انجن (W) کے ذریعے کیے گئے کام کا حساب لگانے کے لیے اس ڈیٹا کا استعمال کریں۔
(0,52)(3000) = 1560 جولز
مشین کے ذریعے کیا جانے والا کام 1560 Joules ہے۔
انجن کی طرف سے جاری گرمی کی مقدار:
Q₂ = 3000 Joules - 1560 Joules
Q₂ = 1440 جول
انجن کی طرف سے جاری گرمی 1440 Joules ہے.