2740389833

190

Wykład z fizyki, Piotr Posmykiewicz

silnika? (b) Jeżeli silnik pracuje w cyklu odwrotnym jako lodówka, to ile wynosi maksymalny współczynnik wydajności chłodniczej?

Analiza. Maksymalny współczynnik sprawności to współczynnik Carnota dany równaniem 15-6. Jeżeli chcemy znaleźć WWC, to najłatwiej jest wybrać pewne wielkości ciepła pobranego i oddanego. Jeżeli silnik pobiera 100J z grzejnicy, to wykonuje pracę W = ri( 100J ) i oddaje ciepło Q₂ = 100 - 77(100 J ) . W rezultacie WWC = Q_CAV.

(a) Maksymalny    współczynnik    sprawności

tj_c =l-Ł ₌ l-^3K₌₀,268 = 26,8%

T,    373 K

dla cyklu Carnota:

silnik

(b)l.    Znajdź    pracę    wykonaną    przez

W = 77_cQ, =0,268(l00J )= 26.8J

jeżeli pobiera 100J:

2.    Znajdź ciepło oddane:

3.    Zastosuj

WWC =^2-

w

73,2 J 26,8 J

Q₂ = Q, -W = 100J -26,8J =73,2J wynik    aby    obliczyć

2,73

WWC

kiedy silnik pracuje w kierunku odwrotnym:

Uwaga. Nawet jeżeli ten współczynnik wydaje się dość mały, to jest największym współczynnikiem sprawności dla silnika pracującego między tymi temperaturami. Prawdziwy silnik będzie miał mniejszy współczynnik sprawności z powodu tarcia, przewodnictwa cieplnego i innych nieodwracalnych procesów. Podobnie prawdziwa lodówka będzie miała niższy współczynnik wydajności chłodniczej. W następnym rozdziale pokażemy, że WWC jest równy T₂ / ZlT (Równanie 15-9). Dla tych zbiorników ZfT = 100K i WWC = 273 K / 100K = 2,73

Współczynnik sprawności, dlatego jest tak ważny, że określa nam górną granicę dopuszczalnej sprawności. Jeżeli, na przykład, silnik pracujący między dwoma zbiornikami o temperaturach 373K i 273K ma współczynnik sprawności 25%, to jest dobrym silnikiem. Jednak gdyby wyeliminować tarcie i inne nieodwracalne straty, to najwyższy współczynnik sprawności wyniósłby 26,8%, jak to wynika z przytoczonego powyżej przykładu.