by 
Μια μηχανή Carnot Α, διαγράφει τον κύκλο του διπλανού σχήματος, όπου TK=Τ1=600Κ και TM=Τ2=300Κ.
i) Να βρεθεί ο συντελεστής απόδοσης της μηχανής Α, καθώς και το έργο που παράγει για κάθε 100J θερμότητα που απορροφά από τη δεξαμενή ψηλής θερμοκρασίας.
ii) Η μηχανή απορροφά θερμότητα 480J σε κάθε κύκλο, από τη δεξαμενή ψηλής θερμοκρασίας. Να υπολογιστεί η πίεση του αερίου στην κατάσταση Ν, αν ln3=1.
iii) Στην ίδια δεξαμενή θερμότητας με θερμοκρασία Τ1, εκτός της μηχανής Α, συνδέεται και μια δεύτερη μηχανή Carnot Β, η οποία απορροφά ίσο ποσό θερμότητας σε κάθε κύκλο από τη δεξαμενή θερμοκρασίας Τ1, αλλά αποδίδει ποσά θερμότητας σε ψυχρή δεξαμενή θερμοκρασίας Τ3=400Κ. Και οι δυο μηχανές εκτελούν 300 στροφές/min.
α) Πόσο έργο ανά κύκλο παράγει η Β μηχανή;
β) Να υπολογισθεί η ισχύς κάθε μηχανής.
γ) Πόσο συνολικά έργο θα πάρουμε και από τις δύο μηχανές, όταν απορροφηθεί θερμότητα Q=600.000J από τη δεξαμενή ψηλής θερμοκρασίας; Ποια η απόδοση του συστήματος των δύο παραπάνω μηχανών;
ή
Θερμικές μηχανές: Περάστε κόσμε!!!
Θερμικές μηχανές: Περάστε κόσμε!!!
Μιας και το προϊόν δεν είναι "εμπορεύσιμο" και παρόλες τις φωνές και τη διαφήμιση "περάστε κόσμε"… αποσύρεται από την κυκλοφορία.
Στον … πάγκο τοποθετείται ένα νέο προϊόν με τίτλο "Οι τριβές σε δύο κιβώτια"
Δεν την είχα διαβάσει μέχρι το σχόλιο αυτό. Είναι μια καλή άσκηση.
Ποια μηχανή τελικά είναι προτιμότερη καθορίζεται από την πραγματικότητα ίσως.
Αν θέλουμε μεγαλύτερη απόδοση η πρώτη. Αν όμως έχουμε πρόβλημα ψύξης της ψυχρής δεξαμενής;
Ποιο είναι το περιβάλλον μας;
300 Κ είναι η θάλασσα ή ένα ποτάμι. 400 Κ μπορεί να είναι ένα πολύ θερμό σώμα, του οποίου η θέρμανση μας ωφελεί.
Δεν βλέπω μονοσήμαντη απάντηση.
Καλημέρα και από εδώ Γιάννη και σε ευχαριστώ για το σχολιασμό.
Ζητάς όμως πολλά από μια άσκηση που απευθύνεται σε μαθητές
Δεν μας απασχολεί ούτε πώς πραγματοποιείται ούτε αν και τι θα γίνει σε περίπτωση αντίστροφης λειτουργίας…
Αν περάσει στο μαθητή το ότι η 2η έχει μικρότερη απόδοση και πού οφείλεται και αν μπορέσει να "χωρίσει δυο γαϊδουριών άχυρα" δουλεύοντας με τις αποδόσεις και την συνολική απόδοση, θα έχει κάνει τη δουλειά της…
Καλημέρα Διονύση.
Έθεσες όμως το ερώτημα:
Ποια από τις δύο μηχανές είναι «καλύτερη»; Πού νομίζετε ότι οφείλεται αυτό;
Ζητάς απάντηση που απλά συγκρίνει αποδόσεις;
Δηλαδή έχει ψυχρότερη ψυχρή δεξαμενή, επομένως μεγαλύτερη απόδοση, επομένως περισσότερο έργο για ίδιο Qh;
Καλημέρα Γιάννη.
Ναι, νομίζω ότι είναι σημαντικό αν μείνει κάτι στους μαθητές, να είναι αυτό:
Η θερμότητα (στην πραγματικότητα η εσωτερική ενέργεια που περικλείει μια δεξαμενή, ας μην ασχοληθούμε τώρα εδώ για το ότι στην πραγματικότητα η θερμότητα είναι ένας μηχανισμός μεταφοράς ενέργειας) είναι μια μορφή ενέργειας χειρότερης ποιότητας από το έργο ή τη μηχανική ενέργεια.
Έτσι αν προσπαθήσουμε ένα ορισμένο ποσό θερμότητας να το μετατρέψουμε σε έργο μας είναι αδύνατο να το κάνουμε σε ποσοστό 100%. Πρέπει πάντα να αποδώσουμε και ένα μικρότερο ποσό θερμότητας σε δεξαμενή χαμηλής θερμοκρασίας…
Αλλά το πόσο έργο μπορούμε να παράγουμε, είναι συνάρτηση των θερμοκρασιών των δύο δεξαμενών!
Έτσι αν αποδώσουμε, όπως παραπάνω, ποσό θερμότητας σε δεξαμενή 400Κ, έχουμε λιγότερο έργο αφού (για να χρησιμοποιήσω φράση που έγραψα πριν λίγες μέρες…) δεν το "ξεζουμίσαμε" αυτό το ποσό θερμότητας, το αφήσαμε ανεκμετάλλευτο εν μέρει…
Όταν έθεσες την ερώτηση το μυαλό μου πήγε αλλού εντελώς.
Μια μηχανή είναι καλή όταν "στήνεται" εύκολα. Μια μηχανή είναι ελκυστική όταν η ψυχρή της δεξαμενή είναι το περιβάλλον (πχ. η θάλασσα ή ένα ποτάμι). Μια μηχανή με ψυχρή δεξαμενή στους 200 Κ υλοποιείται δύσκολα.
Νόμισα ότι η ερώτηση στρέφεται σε τέτοια θέματα.
Όχι Γιάννη, αυτά είναι …δύσκολα πρακτικά προβλήματα!
Την θεωρία στόχευα…