ביישפּיל פון אַ היץ מאָטאָר (אַפּליקאַציע פון ​​דעם צווייטן געזעץ פון טערמאָדינאַמיק)

9 ביישפילן פון היץ מאָטאָר פּראָבלעמען (אַפּליקאַציע פון ​​​​​​די צווייטע געזעץ פון טערמאָדינאַמיק)

1. אין איין ציקל, אַבזאָרבירט אַ מאָטאָר 3000 דזשול היץ פֿון אַ הויך-טעמפּעראַטור רעזערוואַר און אָפּוואַרפֿט 1000 דזשול היץ צו אַ נידעריק-טעמפּעראַטור רעזערוואַר. באַשטימט די עפֿעקטיווקייט פֿון דער היץ מאָטאָר!

דיסקוסיע
היץ מאָטאָר דער טערמין "קאַרנאָט" אין די פֿראַגעס אויף דעם בלאַט איז נישט די זעלבע ווי דער קאַרנאָט מאָטאָר. אַ קאַרנאָט מאָטאָר איז אַן אידעאַלער היץ מאָטאָר און עקזיסטירט נאָר טעאָרעטיש. אין קאַנטראַסט, דער היץ מאָטאָר וואָס ווערט דערמאָנט אין דעם קשיא איז אַן עכטער היץ מאָטאָר, נישט אַ טעאָרעטישער היץ מאָטאָר (דער קאַרנאָט מאָטאָר).
עס איז באקאנט :
היץ אַבזאָרבירט (Q_H) = 3000 דזשול
היץ ארויסגעלאָזט (Q_L) = 1000 דזשול
ארבעט פראדוצירט דורך דער מאשין (W) = 3000 – 1000 = 2000 דזשולס
געפרעגט עפעקטיווקייט פון היץ מאָטאָר (e)
דזשאַוואַב :

2. א היץ מאטאר פראדוצירט 2000 דזשולס ארבעט און פארווארפט 500 דזשולס היץ אין איין ציקל. די עפעקטיווקייט פון דעם מאטאר איז...

דיסקוסיע
עס איז באקאנט :
ארבעט פראדוצירט דורך דער מאשין (W) = 2000 דזשולס
היץ ארויסגעלאָזט (Q_L) = 5000 דזשול
היץ אַבזאָרבירט (Q_H) = 2000 + 5000 = 7000 דזשול
געפרעגט עפעקטיווקייט פון היץ מאָטאָר (e)
דזשאַוואַב :

3. א קאר מאטאר האט אן עפעקטיווקייט פון 30%. אויב דער מאטאר פראדוצירט 10.000 דזשולס ארבעט פער ציקל, וויפיל היץ ווערט אפגעווארפן דורך דעם מאטאר פער ציקל?
דיסקוסיע
עס איז באקאנט :
עפעקטיווקייט (e) = 30% = 30/100 = 0,3
ארבעט פראדוצירט דורך דער מאשין (W) = 3000 דזשולס
געפרעגט די היץ וואָס דער מאָטאָר פֿאַרשפּרייט יעדן ציקל (Q_L)
דזשאַוואַב :
רעכן אויס די אַבזאָרבירטע היץ (Q_H) ניצנדיק די עפעקטיווקייט פאָרמולע (e) פון אַ היץ מאָטאָר:
היץ פארשפרייט פּער ציקל (Q_L) = היץ אַבזאָרבירט (Q_H) – גענערירטע ארבעט (W)
Q_L = 10.000 דזשולס – 3000 דזשולס
Q_L = 7000 דזשולס

עפעקטיווקייט פון היץ מאטארן, קארנאט מאטארן

4. א היץ מאטאר אבזארבירט 3.000 דזשולס היץ פון א הויך-טעמפּעראַטור רעזערוואַר און לאָזט אָפּ 2.400 דזשולס צו א נידעריק-טעמפּעראַטור רעזערוואַר. די עפעקטיווקייט פון דעם מאטאר איז ….
א. 10%
ב. 15%
בערך 20%
ד. 30%
E. 40%
דיסקוסיע:
עס איז באקאנט :
Q_H = 3000 דזשולס, Q_L = 2400 דזשולס.
געפרעגט :
עפעקטיווקייט (e) פון א היץ מאטאר?
דזשאַוואַב :
די ריכטיגע ענטפער איז C.

5. א קאַרנאָט מאָטאָר האט אַ הויך טעמפּעראַטור רעזערוואַר פון 300 ^oC און נידעריק טעמפּעראַטור רעזערוואַר 80 ^oC. די עפעקטיווקייט פון דער מאַשין איז...
א. 38%
ב. 45%
בערך 50%
ד. 58%
E. 67%
דיסקוסיע:
עס איז באקאנט :
T_L = קסנומקס^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H = קסנומקס^oC = (300 + 273) K = 573 K
אויב די טעמפּעראַטור איז באַקאַנט אין צעלזיוס איינהייטן, מוז מען עס קאָנווערטירן צו קעלווין איינהייטן (קעלווין איז די אינטערנאַציאָנאַלע סיסטעם פון איינהייטן פֿאַר טעמפּעראַטור).
געפרעגט :
עפעקטיווקייט (e) פון א קארנאט מאטאר?
דזשאַוואַב :

די ריכטיקע ענטפער איז א.

6. די הויכע טעמפּעראַטור פון דעם קאַרנאָט מאָטאָר רעזערוואַר איז 600 ק און זיין עפעקטיווקייט איז 60%. כּדי צו דערגרייכן 70% עפעקטיווקייט, מוז די הויכע טעמפּעראַטור פון דעם קאַרנאָט מאָטאָר רעזערוואַר זיין...
א. 500 ק
ב. 800 ק.
בערך 1000 ק.
ד. 1200 ק
מזרח 1500 ק.
דיסקוסיע:
עס איז באקאנט :
דאַטן 1: ט_H = 600 ק, e = 60%
דאַטן 2: ט_H = …. ק?, e = 70%
געפרעגט :
הויכע טעמפּעראַטור (ט_H)
דזשאַוואַב :
ניצט דאטן 1 צו רעכענען די נידעריגע טעמפּעראַטור (ט_L).
ניצט ט_L און דאַטן 2 צו רעכענען הויך טעמפּעראַטור (T_H):
צו דערגרייכן 70% עפעקטיווקייט, די הויכע טעמפּעראַטור = 800 קעלווין.
די ריכטיגע ענטפער איז ב.

7. קוקט אויף די PV גראַפיק פון די קאַרנאָט מאָטאָר אונטן. אויב W = 5000 דזשולס, דעמאָלט די סומע פון ​​היץ ארויסגעלאָזט דורך די מאָטאָר פּער ציקל איז...
א. 2.315 דזשול
ב. 3.475 דזשול
C. 3.750 דזשול
ד. 5.000 דזשול
E. 5.600 דזשולס

דיסקוסיע:
עס איז באקאנט :
וו = 5000 דזשול
T_H = 780 ק
T_L = 320 ק
געפרעגט :
Q₂ ?
דזשאַוואַב :
קאַרנאָט מאָטאָר עפעקטיווקייט:
e = 1 – (ט_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
נאָר 59% פֿון דער היץ ווערט גענוצט צו טאָן אַרבעט. ניצט די דאַטן צו רעכענען די היץ אַבזאָרבירט דורך דעם קאַרנאָט מאָטאָר (Q₁).
(0,59)(ק₁) = 5000 דזשול
Q₁ = 5000 דזשולס/0,59 = 8475 דזשולס
די סומע היץ וואָס דער מאָטאָר אַבזאָרבירט איז 8475 דזשולס.
די סומע היץ ארויסגעלאָזט דורך דעם מאָטאָר פּער ציקל:
וו = ק₁ - ק₂
5000 דזשולס = 8475 דזשולס – Q₂
Q₂ = 8475 דזשולס – 5000 דזשולס
Q₂ = 3475 דזשולס
די ריכטיגע ענטפער איז ב.

8. קוקט אויף די PV דיאַגראַמע פון ​​די קאַרנאָט מאָטאָר אונטן! אויב די היץ אַבזאָרבירט (Q₁) = 8000 דזשולס דעמאָלט איז די אַרבעט געטאָן דורך דעם קאַרנאָט מאָטאָר...
א. 1640 דזש.
ב. 4720 דזש.
C. 5640 J
ד. 6270 דזש.
ע. 8840 י

דיסקוסיע:
עס איז באקאנט :
Q₁ = 8000 דזש
T_H = 820 ק
T_L = 380 ק
געפרעגט :
וו?
דזשאַוואַב :
קאַרנאָט מאָטאָר עפעקטיווקייט:
e = 1 – (ט_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
נאָר 54% פֿון דער היץ ווערט גענוצט צו טאָן אַרבעט. ניצט די דאַטן צו רעכענען די אַרבעט געטאָן דורך דעם קאַרנאָט מאָטאָר (W).
(0,59)(8000) = 4720 דזשולס
די ארבעט געטאן דורך די קארנאט מאטאר איז 4720 דזשולס.
די ריכטיגע ענטפער איז ב.

9. א קאַרנאָט מאָטאָר אַרבעט צווישן אַ היץ רעזערוואַר פון 520 ^oC און קאלטע רעזערוואַר 110 ^oC. אויב די מאַשין אַבזאָרבירט 3000 דזשולס היץ פֿון דעם הייסן רעזערוואַר, דאַן איז די מאָס היץ וואָס ווערט אָפּגעוואָרפן פֿון דער מאַשין...
א. 450 דזשולס
ב. 800 דזשולס
בערך 1000 מינוט
ד. 1200 דזשולס
E. 1440 דזשולס
דיסקוסיע:
עס איז באקאנט :
T_H = 520 + 273 = 793 ק
T_L = 110 + 273 = 383 ק
Q₁ = 3000 דזש
געפרעגט :
Q₂ = … ?
דזשאַוואַב :
קאַרנאָט מאָטאָר עפעקטיווקייט:
E = 1 - (383/793) = 1 - 0,48 = 0,52
ניצט די דאטן צו רעכענען די ארבעט געטאן דורך דעם מאטאר (וואט)
(0,52)(3000) = 1560 דזשולס
די אַרבעט וואָס די מאַשין טוט איז 1560 דזשולס.
די מאָס היץ וואָס דער מאָטאָר באַפרייט:
Q₂ = 3000 דזשולס – 1560 דזשולס
Q₂ = 1440 דזשולס
די היץ וואָס דער מאָטאָר באַפרייט איז 1440 דזשולס.