Động cơ nhiệt, máy lạnh và hiệu suất Carnot

Mô phỏng động cơ nhiệt cho phần Vật lí nhiệt lớp 12 (Chương trình GDPT 2018): nội năng, định luật I và nguyên lí II của nhiệt động lực học. Động cơ nhiệt nhận nhiệt lượng Q₁ từ nguồn nóng, biến một phần thành công A và toả nhiệt lượng Q₂ cho nguồn lạnh; hiệu suất H = A/Q₁ không bao giờ đạt 100 % và không vượt giới hạn Carnot 1 − T₂/T₁ (nhiệt độ tính theo kelvin). Chọn chu trình Carnot, Otto hoặc Diesel, đặt nhiệt độ nguồn nóng T₁, nguồn lạnh T₂ và theo dõi khí chạy vòng trên đồ thị p–V: xi lanh lần lượt đặt lên nguồn nóng, tấm cách nhiệt và nguồn lạnh, diện tích vòng là công trong một chu trình. Biểu đồ Sankey cho thấy dòng năng lượng, các dòng số liệu cho biến thiên entropy ΔS = Q/T của từng nguồn. Bấm Ghi chu trình để lập bảng và đồ thị H theo T₂/T₁; thêm hao phí để thấy động cơ thực; thẻ Máy lạnh / bơm nhiệt cho hệ số COP và phát biểu Clausius. Ba nhiệm vụ tự kiểm tra có chấm điểm tự động. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao không động cơ nào làm việc giữa 600 K và 300 K có hiệu suất lớn hơn 50 %? – Khi tăng tỉ số nén r, hiệu suất của động cơ Otto thay đổi ra sao? – Vì sao bơm nhiệt hoạt động tốt nhất khi không khí ngoài trời chỉ lạnh hơn trong phòng một chút?