ملف تدريبي: دورة كارنوت

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على حساب كفاءة المحرِّكات الحرارية والمضخَّات الحرارية من فرق درجات الحرارة بين المستودعات الحرارية.

س١:

تبلغ درجة حرارة الخزَّان البارد لمبرد كارنو 73.0C، وتبلغ درجة حرارة الخزَّان الساخن 270C. ما معامل أداء مبرد كارنو؟

س٢:

محرِّك كارنو يعمل بين خزَّانين درجة حرارتهما 6.0×10 K، 3.0×10 K. إذا كان المحرِّك يمتص 1.0×10 J كل دورة من الخزان الساخن، فما مقدار الشغل الناتج لكل دورة؟

س٣:

مُحرِّك كارنو يعمل بين خزَّاني حرارة درجة حرارتهما 600 K و273 K يُكمِل كلَّ دورة في 5.00 s. في كل دورة، يمتصُّ المُحرِّك 10.0 kJ من الحرارة. أوجد القدرة الناتجة عن المُحرِّك.

س٤:

تعمل ثلاجة كارنو بين درجتي حرارة 0.00C، 30.00C. تُستخدم الثلاجة في تبريد دلو يحتوي على 1.00×10 m3 من المياه درجة حرارته 30.00C لتصل درجة حرارته إلى 5.00C خلال 7200 seconds. أوجد مقدار إجمالي الشغل اللازم.

س٥:

يبذل محرِّك كارنو شغلًا مقداره 100 J لطرد كمية حرارة مقدارها 200 J لكل دورة. بعد أن عُدِّلت درجة حرارة الخزان الساخن، وجد أن المحرِّك يبذل الآن شغلًا مقداره 130 J لطرد نفس كمية الحرارة.

ما الكفاءة الابتدائية للمحرِّك؟

ما الكفاءة النهائية للمحرِّك؟

ما نسبة التغير في درجة حرارة الخزان؟

س٦:

يَستخدم محرِّك كارنو 1.5 mol من غاز النيتروجين مائعَ تشغيلٍ، وهو ما يمكن اعتباره غازًا مثاليًّا ثنائي الذرة؛ حيث 𝛾=7.5 عند درجة حرارة التشغيل للمحرِّك. تتبع دورة كارنو المسار 𝐴𝐵𝐶𝐷𝐴؛ حيث يُمَثِّل 𝐴𝐵عملية تمدُّد بثبوت درجة الحرارة. الحجم عند النقطتين 𝐴، 𝐶 في الدورة 5.0×10 m3، 0.15 L على الترتيب. يعمل المحرِّك بين حمَّامين حراريين درجة حرارتهما 500 K، 300 K.

أوجد قيمة الحجم عند 𝐵.

أوجد قيمة الحجم عند 𝐷.

كم تبلغ كمية الحرارة التي امتصها الغاز أثناء عملية التمدُّد بثبوت درجة الحرارة على امتداد 𝐴𝐵؟

ما قيمة الشغل المبذول بواسطة الغاز أثناء عملية التمدُّد بثبوت درجة الحرارة على امتداد 𝐴𝐵؟

كم تبلغ كمية الحرارة التي فقدها الغاز أثناء عملية الانضغاط بثبوت درجة الحرارة على امتداد 𝐶𝐷؟

ما قيمة الشغل المبذول بواسطة الغاز أثناء عملية الانضغاط بثبوت درجة الحرارة على امتداد 𝐶𝐷؟

ما قيمة الشغل المبذول بواسطة الغاز أثناء عملية التمدُّد الأديباتيكي على امتداد 𝐵𝐶؟

ما قيمة الشغل المبذول بواسطة الغاز أثناء عملية الانضغاط الأديباتيكي على امتداد 𝐷𝐴؟

أوجد كفاءة المحرِّك باستخدام الشغل الكلي الناتج وكمية الحرارة الداخلة.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.