Simulic
Bahasa Indonesia

Mesin kalor, pompa kalor, dan efisiensi Carnot

FisikaSuhu, kalor, dan gasUsia 17–18

Memuat…

Gunakan di kelas saya

Gas ideal menjalani siklus Carnot, Otto, atau Diesel di antara reservoir panas bersuhu T_h dan reservoir dingin bersuhu T_c pada diagram p–V. Diagram Sankey menunjukkan kalor yang diserap Q_h, usaha W, dan kalor yang dibuang Q_c; efisiensi η = W/Q_h selalu di bawah batas Carnot 1 − T_c/T_h, dan perubahan entropi ΔS = Q/T tiap reservoir ditampilkan. Mode terbalik mengubah siklus menjadi mesin pendingin atau pompa kalor dengan koefisien kinerjanya.

Pelajaran: Mesin kalor dan hukum II termodinamika

Yang ditunjukkan

Mesin kalor menyerap kalor Q_h dari reservoir panas, mengubah sebagian menjadi usaha W, dan membuang sisanya, Q_c, ke reservoir dingin. Efisiensinya η = W/Q_h tidak pernah mencapai 100 %: inilah pernyataan Kelvin–Planck tentang hukum II termodinamika. Mesin terbaik yang mungkin di antara suhu T_h dan T_c (dalam kelvin) adalah mesin Carnot yang reversibel, dengan η = 1 − T_c/T_h. Jika dijalankan terbalik, siklus menjadi mesin pendingin atau pompa kalor. Model memakai 0,040 mol gas ideal dan proses yang lambat dan reversibel; Otto dan Diesel adalah siklus udara standar.

Cara menggunakan

Pilih Siklus dan Gas, atur Suhu reservoir panas T_h dan Suhu reservoir dingin T_c, lalu amati gas menjalani siklus p–V. Tekan Catat siklus untuk menambahkan siklus saat ini ke tabel dan grafik; ulangi dengan suhu lain. Tambahkan Kerugian untuk melihat mesin nyata. Buka tab Mesin pendingin / pompa kalor untuk melihat koefisien kinerja, lalu buka Tugas untuk menguji diri Anda.

Parameter yang dapat diubah

  • Mode Mesin kalor, Mesin pendingin / pompa kalor
  • Siklus Carnot, Otto (mesin bensin), Diesel
  • Suhu reservoir panas T_h 250–2500 K
  • Suhu reservoir dingin T_c 200–600 K
  • Rasio pemuaian isotermal (Carnot) 1,5–5
  • Rasio kompresi (Otto, Diesel) 2–25
  • Gas Udara, Gas monoatomik
  • Kerugian (gesekan, kebocoran kalor) 0–40 %

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Mengapa tidak ada mesin yang bekerja di antara 600 K dan 300 K dapat memiliki efisiensi di atas 50 %?
  2. Bagaimana efisiensi mesin Otto berubah jika rasio kompresi r diperbesar?
  3. Mengapa pompa kalor bekerja paling baik ketika udara luar hanya sedikit lebih dingin daripada ruangan?

Simulasi terkait