й цикл Карно відображає механізм роботи теплових двигунів, зворотний цикл Карно - холодильних установок. Тобто прямий цикл Карно фактично означає перетворення внутрішньої теплової енергії в механічну роботу. А зворотний цикл Карно навпаки - перетворення механічної роботи у внутрішню теплову енергію, точніше відбір внутрішньої теплової енергії.
4. Експериментальне визначення ККД лабораторної установки, яка демонструє цикл Карно
Для демонстрації циклу Карно проведемо наочний експеримент за допомогою підручних засобів.
Для проведення експерименту нам потрібні наступні предмети: каструля з водою, пляшка, щільна пробка на пляшку, пластикова трубочка, стакан з водою і газовий пальник (у домашніх умовах будемо використовувати кухонну газову плиту).
Підготовка до експерименту.
У пробці проробляється отвір і в неї вставляємо пластикову трубочку. Пробку вставляємо в пляшку. Конструкцію збираємо так, щоб не було сполучення з навколишнього атмосферою. Пляшку ставимо в каструлю з водою і поміщаємо на газовий пальник. Другий кінець трубочки опускаємо в стакан з водою. Каструля з водою знадобилася в цілях безпеки для того, щоб скляна пляшка не лопнула при безпосередньому контакті з вогнем.
Теоретичний хід експерименту.
При нагріванні повітря в пляшці розширюється і виконується за прямим циклу Карно робота - повітря виходить з пляшки через трубку і у вигляді бульбашок через воду надходить в атмосферу. Тобто ми підвели тепло до робочого тіла - повітрю всередині пляшки. Потім, отримавши тепло, робоче тіло перетворює його в механічну роботу - виштовхує з пляшки повітря. Далі, вимикаємо нагрівач. При охолодженні повітря всередині пляшки стискається, тиск всередині пляшки стає нижче навколишнього атмосферного і через трубку в пляшку зі склянки починає затягуватися вода. Тобто відбувається робота з підйому води на певну висоту по зворотному циклу Карно, при охолодженні робочого тіла. Холодильником в даному випадку виступає навколишнє середовище. Переконаємося в теоретичних викладках на практиці.
Хід експерименту.
Підпалюємо газ. Чекаємо, коли вода в каструлі почне закипати. Умовно вважаємо, що температура нагрівача досягла 100 ° С. Опускаємо пляшку в каструлю. Починається активне виділення бульбашок повітря з пляшки. Через якийсь час температура робочого тіла стає рівною температурі нагрівача, тиск приблизно умовно врівноважується з атмосферним, про що можна судити з припинення пузиренія повітря в стакані.
Далі акуратно витягаємо пляшку з каструлі з водою і залишаємо її на столі до того моменту, поки вона не охолоне до температури навколишнього повітря. У нашому випадку до 22 ° С. Можна спостерігати, як поступово по мірі охолодження в пляшку починає засмоктуватися вода зі склянки. Через якийсь час температура робочого тіла стає рівною температурі навколишнього атмосфери, процес засмоктування води зі склянки припиняється.
Можна спробувати експериментально-теоретично визначити ККД подібного насоса. Теоретичні частини стосуються деяких допусків, що мають місце бути в умовах домашнього експерименту. Так само в теоретичні допуски підпадають незначні помилки в розрахунках, які виходять від припущення ідеальності холодильни...
