Issiqlik dvigateliga misol (termodinamikaning ikkinchi qonunini qo'llash)

9 Issiqlik dvigateli muammolariga misollar (termodinamikaning ikkinchi qonunini qo'llash)

1. Bir siklda dvigatel yuqori haroratli rezervuardan 3000 Joul issiqlikni yutadi va 1000 Joul issiqlikni past haroratli rezervuarga qaytaradi. Issiqlik dvigatelining samaradorligini aniqlang!

Munozara
Issiqlik dvigateli Ushbu sahifadagi savollarda "carnot" atamasi Carnot dvigateli bilan bir xil emas. Carnot dvigateli ideal issiqlik dvigateli bo'lib, faqat nazariy jihatdan mavjud. Aksincha, bu savolda tilga olingan issiqlik dvigateli nazariy issiqlik dvigateli (Carnot dvigateli) emas, balki haqiqiy issiqlik dvigatelidir.
Bu aniq :
Yutilgan issiqlik (Q)_H) = 10 000 Joul
Chiqarilgan issiqlik (Q)_L) = 10 000 Joul
Mashina tomonidan ishlab chiqarilgan ish (Vt) = 3000 – 1000 = 2000 Joul
So'ralgan Issiqlik dvigatelining samaradorligi (e)
Javob :

2. Issiqlik dvigateli bir siklda 2000 Joul ish ishlab chiqaradi va 500 Joul issiqlikni rad etadi. Dvigatelning samaradorligi…

Munozara
Bu aniq :
Mashina tomonidan ishlab chiqarilgan ish (Vt) = 2000 Joul
Chiqarilgan issiqlik (Q)_L) = 10 000 Joul
Yutilgan issiqlik (Q)_H) = 2000 + 5000 = 7000 Joul
So'ralgan Issiqlik dvigatelining samaradorligi (e)
Javob :

3. Avtomobil dvigatelining foydali ish koeffitsienti 30% ga teng. Agar dvigatel har bir siklda 10 000 Joul ish ishlab chiqarsa, dvigatel har bir siklda qancha issiqlikni rad etadi?
Munozara
Bu aniq :
Samaradorlik (e) = 30% = 30/100 = 0,3
Mashina tomonidan ishlab chiqarilgan ish (Vt) = 3000 Joul
So'ralgan Dvigatel tomonidan har bir siklda tarqatiladigan issiqlik (Q)_L)
Javob :
Yutilgan issiqlikni hisoblang (Q)_H) issiqlik dvigatelining samaradorlik formulasi (e) dan foydalanib:
Har bir siklda tarqalgan issiqlik (Q)_L) = issiqlik yutilgan (Q_H) – yaratilgan ish (Vt)
Q_L = 10.000 Joul – 3000 Joul
Q_L = 7000 Joul

Issiqlik dvigatellarining samaradorligi, Carnot dvigatellari

4. Issiqlik dvigateli yuqori haroratli rezervuardan 3.000 Joul issiqlikni yutadi va 2.400 Joulni past haroratli rezervuarga qaytaradi. Dvigatelning samaradorligi … ga teng.
A. 10%
B. 15%
C. 20%
D. 30%
E. 40%
Munozara:
Bu aniq :
Q_H = 3000 Joules, Q_L = 2400 Joules.
So'ralgan :
Issiqlik dvigatelining samaradorligi (e)?
Javob :
To'g'ri javob C.

5. Carnot dvigateli 300 ga teng yuqori haroratli rezervuarga ega ^oC va past haroratli rezervuar 80 ^oC. Mashinaning samaradorligi…
A. 38%
B. 45%
C. 50%
D. 58%
E. 67%
Munozara:
Bu aniq :
T_L = 80^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H = 300^oC = (300 + 273) K = 573 K
Agar harorat Selsiy birliklarida ma'lum bo'lsa, uni Kelvin birliklariga aylantirish kerak (Kelvin - bu haroratni o'lchashning xalqaro tizimi).
So'ralgan :
Carnot dvigatelining samaradorligi (e)?
Javob :

To'g'ri javob A.

6. Carnot dvigateli rezervuarining yuqori harorati 600 K va uning samaradorligi 60% ni tashkil qiladi. 70% samaradorlikka erishish uchun Carnot dvigateli rezervuarining yuqori harorati...
A. 500 K
B. 800 K
C. 1000 K
D. 1200 K
Sharqiy 1500 K
Munozara:
Bu aniq :
Ma'lumotlar 1: T_H = 600 K, e = 60%
Ma'lumotlar 2: T_H = …. K?, e = 70 %
So'ralgan :
Yuqori harorat (T_H)
Javob :
Past haroratni (T) hisoblash uchun 1-ma'lumotlardan foydalaning_L).
T dan foydalaning_L va yuqori haroratni hisoblash uchun 2-ma'lumotlar (T_H):
70% samaradorlikka erishish uchun yuqori harorat = 800 Kelvin.
To'g'ri javob B.

7. Quyidagi Carnot dvigatelining fotovoltaik kuchlanish grafigiga qarang. Agar W = 5000 Joul bo'lsa, unda dvigatel tomonidan har bir siklda chiqariladigan issiqlik miqdori...
A. 2.315 Joul
B. 3.475 Joul
C. 3.750 Joul
D. 5.000 Joul
E. 5.600 Joul

Munozara:
Bu aniq :
W = 5000 Joul
T_H = 780 K
T_L = 320 K
So'ralgan :
Q₂ ?
Javob :
Carnot dvigatelining samaradorligi:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
Issiqlikning atigi 59% ish bajarish uchun ishlatiladi. Ushbu ma'lumotlardan Carnot dvigateli tomonidan yutilgan issiqlikni hisoblash uchun foydalaning (Q₁).
(0,59)(Q)₁) = 10 000 Joul
Q₁ = 5000 Joul/0,59 = 8475 Joul
Dvigatel tomonidan yutilgan issiqlik miqdori 8475 Joulni tashkil qiladi.
Dvigatel tomonidan har bir siklda chiqariladigan issiqlik miqdori:
W = Q₁ –Q₂
5000 Joul = 8475 Joul – Q₂
Q₂ = 8475 Joul – 5000 Joul
Q₂ = 3475 Joul
To'g'ri javob B.

8. Quyidagi Carnot dvigatelining fotovoltaik diagrammasiga qarang! Agar issiqlik yutilgan bo'lsa (Q₁) = 8000 Joul bo'lsa, Carnot dvigateli tomonidan bajarilgan ish ...
A. 1640 J
B. 4720 J
C. 5640 J
D. 6270 J
E. 8840 J

Munozara:
Bu aniq :
Q₁ = 8000 J
T_H = 820 K
T_L = 380 K
So'ralgan :
W?
Javob :
Carnot dvigatelining samaradorligi:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
Issiqlikning atigi 54% ish bajarishga sarflanadi. Ushbu ma'lumotlardan Carnot dvigateli tomonidan bajarilgan ishni (Vt) hisoblash uchun foydalaning.
(0,59)(8000) = 4720 Joul
Carnot dvigateli tomonidan bajarilgan ish 4720 Joulni tashkil qiladi.
To'g'ri javob B.

9. Carnot dvigateli 520 issiqlik rezervuari orasida ishlaydi ^oC va sovuq suv ombori 110 ^oC. Agar mashina issiq suv omboridan 3000 Joul issiqlikni yutib olsa, u holda mashinadan rad etilgan issiqlik miqdori...
A. 450 joul
B. 800 joul
C. 1000 daqiqa
D. 1200 joul
E. 1440 joul
Munozara:
Bu aniq :
T_H = 520 + 273 = 793 K
T_L = 110 + 273 = 383 K
Q₁ = 3000 J
So'ralgan :
Q₂ = … ?
Javob :
Carnot dvigatelining samaradorligi:
e = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52
Ushbu ma'lumotlardan foydalanib, dvigatel tomonidan bajarilgan ishni (Vt) hisoblang.
(0,52)(3000) = 1560 Joul
Dvigatel tomonidan bajarilgan ish 1560 Joulni tashkil qiladi.
Dvigatel tomonidan chiqarilgan issiqlik miqdori:
Q₂ = 3000 Joul – 1560 Joul
Q₂ = 1440 Joul
Dvigatel tomonidan chiqariladigan issiqlik 1440 Joulni tashkil qiladi.