Silnik między 600 a 300 kelwinów
Odwracalny silnik działa między 600 K i 300 K. W cyklu pobiera 800 J z gorącego zbiornika. Oblicz największą sprawność, pracę i ciepło oddane.
Dalsze części: b) Jaka byłaby maksymalna sprawność przy chłodnym zbiorniku 450 K i tym samym gorącym? c) Czy silnik oddający tylko 200 J z pobranych 800 J mógłby pracować między pierwotnymi zbiornikami?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
W tym zadaniu
Wskazówka
Najpierw wyznacz granicę z temperatur, potem bilans energii. Sam poprawny bilans nie gwarantuje zgodności z drugą zasadą.
Rozwiązanie
Granica odwracalnego silnika
Temperatury są już w kelwinach. η=1−300/600=0,50. Przy 800 J pobranego ciepła maksymalna praca to 0,50·800=400 J.
Energia oddana
Po pełnym cyklu ΔU=0, więc pozostałe 800−400=400 J musi zostać oddane chłodnemu zbiornikowi. Odpowiedź: 50%, 400 J pracy i 400 J oddanego ciepła.
Mniejsza różnica temperatur
Dla 450 K po chłodnej stronie η=1−450/600=0,25. Przy tych samych 800 J granica pracy wynosi 200 J. Mniejsza różnica temperatur pogarsza możliwość zamiany ciepła na pracę, nawet jeśli gorący zbiornik pozostaje taki sam.
Sprawdzenie propozycji
Oddanie 200 J z 800 J oznaczałoby pracę 600 J i sprawność 75%. Bilans energii jest poprawny, lecz przekracza pierwotną granicę 50%. Cykl działający wyłącznie między podanymi dwoma zbiornikami nie może tego osiągać. Trzeba byłoby wskazać inne źródło energii lub zmianę w otoczeniu, a nie nazywać brakujące ograniczenie „stratami”.
Powiązana teoria
Pompa ciepła, lodówka i granica Carnota
Dalsza lektura
Najpierw spróbuj samodzielnie. Zapisz dane, wybierz prawa fizyczne i sprawdź jednostki. Przejdź do zadań ze sprawdzaniem odpowiedzi »
← Wróć do działu: Zadania Do góry ↑
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto