ملف تدريبي: المضخات الحرارية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على المقارنة بين القِيَم المختلفة للشغل الذي تبذله المضخات الحرارية التي لها مستودعات عند درجات حرارة مختلفة، وكيفية حساب معاملات أدائها.‎

س١:

تصل ثلاجة بين مستودعين درجتا حرارتهما 260 K و320 K. ما قيمة التغيُّر في درجة حرارة المستودع ذي درجة الحرارة المُنخفِضة التي تجعل الشغل اللازم لتبريده ينخفض إلى النِّصف؟ قرِّب إجابتك لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٢:

تصل ثلاجة بين مستودعين درجتا حرارتهما 270 K و360 K. ما مقدار التغيُّر في درجة حرارة المستودع الأعلى في درجة الحرارة الذي يؤدِّي إلى خفض الشغل اللازم لتبريد المستودع الأقل في درجة الحرارة إلى النِّصف؟ قرِّب إجابتك لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٣:

تُسخِّن مضخة حرارية مستودعًا ذا درجة حرارة عالية درجة حرارته 35℃ بمقدار 7.5 J لكلِّ جول من الشغل الداخل لها. تربط المضخة المستودع بمستودع آخَر ذي درجة حرارة مُنخفِضة. ما درجة حرارة المستودع ذي درجة الحرارة المُنخفِضة؟ اكتب إجابتك بالدرجة السلزية لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٤:

المضخات الحرارية والثلاجات متشابهة جدًّا، وتتكوَّن من نفس المُكوِّنات الأساسية. مع ذلك، لا يتم تمثيلهما بنفس الطريقة.

أيُّ العبارات الآتية تشرح التشابهات بين المضخة الحرارية والثلاجة شرحًا صحيحًا؟

  • أالمضخة الحرارية والثلاجة لهما نفس الكفاءة عند نقل الطاقة الداخلية بين مستودعين لهما نفس درجتَي الحرارة 𝑇، 𝑇.
  • بكلٌّ من المضحة الحرارية والثلاجة ينقل الطاقة الداخلية من مستودع ذي درجة حرارة منخفضة إلى مستودع ذي درجة حرارة عالية.

أيُّ العبارات الآتية تَصِف الاختلافات بين المضخة الحرارية والثلاجة وصفًا صحيحًا؟

  • أتنقل المضخة الحرارية الطاقة الداخلية من مستودع ذي درجة حرارة عالية إلى مستودع ذي درجة حرارة منخفضة، وتنقل الثلاجة الطاقة الداخلية من مستودع ذي درجة حرارة منخفضة إلى مستودع ذي درجة حرارة عالية.
  • بتعتمد كفاءة المضخة الحرارية على كم الشغل الذي تبذله لإضافة الطاقة الداخلية إلى مستودع ذي درجة حرارة عالية، وتعتمد كفاءة الثلاجة على كم الشغل الذي تبذله لإزالة الطاقة الداخلية من مستودع ذي درجة حرارة منخفضة.

س٥:

يوضِّح الشكل مضخة حرارية، والكميات المُرتبِطة بالعملية التي تحدث فيها. إذا كانت قيمة الشغل المبذول 𝑊 بواسطة المضخة تساوي صفرًا، فما العلاقة بين مقدارَي 𝑄in، 𝑄out؟ افترِض أن المستودعين ليس لهما نفس درجة الحرارة.

  • أ𝑄×𝑄=1outin
  • ب𝑄<𝑄inout
  • ج𝑄>𝑄inout
  • د𝑄=𝑄inout
  • ه𝑄𝑄=1outin

س٦:

تُسخِّن مضخة حرارية مستودعًا مرتفعًا في درجة الحرارة بمقدار 4.5 J لكلِّ جول من الشغل الذي تبذله. تصل المضخة بين مستودع منخفض في درجة الحرارة درجة حرارته 2.5 ومستودع مرتفع في درجة الحرارة. ما درجة حرارة المستودع المرتفع في درجة الحرارة؟ قرِّب إجابتك بالدرجة السلزية لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٧:

تصل مضخة حرارية مستودعين درجتا حرارتيهما 280 K، 310 K. كذلك تصل ثلاجة أيضًا مستودعين لهما نفس درجتي الحرارة هاتين. حُسبتْ معاملات أداء المضخة الحرارية والثلاجة بشكل مختلف.

ما نسبة تسخين المستودع المرتفع في درجة الحرارة إلى الشغل المبذول بواسطة المضخة الحرارية؟ أجب لأقرب رقمين معنويين.

ما نسبة تبريد المستودع المنخفض في درجة الحرارة إلى الشغل المبذول بواسطة الثلاجة؟ أجب لأقرب رقمين معنويين.

س٨:

يوضِّح المخطط دورة مائع تبريد فى ثلاجة، ببيان أربع مراحل معيَّنة تحدث فيها تغيُّرات للمائع.

ما المرحلتان اللتان تغيَّرت فيهما حالة المائع؟

  • أII وIV
  • بIV وI
  • جIII وI
  • دIII وIV
  • هII وI

أيٌّ من المكوِّنات له تأثير يزيد من درجة حرارة مائع التبريد؟

  • أالمِكْبَس
  • بصمام التمدُّد

أيٌّ من المكوِّنات له تأثير يُقلِّل من درجة حرارة مائع التبريد؟

  • أالمِكْبَس
  • بصمام التمدُّد

س٩:

يوضح التمثيل البياني التغيُّر في معاملي أداء مضختين حراريتين بتغيُّر درجتي حرارة مستودعيهما المنخفضي درجة الحرارة. تقوم المضختان الممثلتان بالنقاط الزرقاء وبالنقاط البرتقالية بتسخين المستودعين المرتفعي درجة الحرارة الموجودين عند درجتي حرارة 𝑇، 𝑇 على الترتيب. كلٌّ من 𝑇، 𝑇 أكبر من 335 K. أيُّ درجة حرارة أكبر؟

  • أ𝑇
  • ب𝑇

س١٠:

يوضِّح المخطط دورة مائع تبريد فى ثلاجة، ببيان أربع مراحل معيَّنة تحدث فيها تغيُّرات للمائع.

في المرحلة I، هل الشغل الكلي المبذول على الغاز موجب أم سالب أم صفر؟

  • أسالب
  • بموجب
  • جصفر

في المرحلة I، هل التغيُّر في الطاقة الحرارية الكلية للغاز موجب أم سالب أم صفر؟

  • أسالب
  • بصفر
  • جموجب

في المرحلة II، هل الشغل الكلي المبذول على الغاز موجب أم سالب أم صفر؟

  • أصفر
  • بموجب
  • جسالب

في المرحلة II، هل التغيُّر في الطاقة الحرارية الكلية للغاز موجب أم سالب أم صفر؟

  • أصفر
  • بسالب
  • جموجب

في المرحلة III، هل الشغل الكلي المبذول على الغاز موجب أم سالب أم صفر؟

  • أموجب
  • بسالب
  • جصفر

في المرحلة III، هل التغيُّر في الطاقة الحرارية الكلية للغاز موجب أم سالب أم صفر؟

  • أصفر
  • بموجب
  • جسالب

في المرحلة IV، هل الشغل الكلي المبذول على الغاز موجب أم سالب أم صفر؟

  • أصفر
  • بسالب
  • جموجب

في المرحلة IV، هل التغيُّر في الطاقة الحرارية الكلية للغاز موجب أم سالب أم صفر؟

  • أصفر
  • بسالب
  • جموجب

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