कार्नो ऊष्मा इंजन

आपकी गोपनीयता से जुड़े विकल्प

KiwiBee वयस्क विज़िटर्स को समझने, पूरे हुए साइन-अप मापने और अभियानों को बेहतर बनाने के लिए Google Analytics, Google Ads और Meta Pixel की वैकल्पिक कुकीज़ का उपयोग करता है। ज़रूरी कुकीज़ हमेशा चालू रहती हैं। OpenAI का ChatGPT Ads Pixel विज्ञापन की सहमति के बाद पेज व्यू और भेजी गई पूछताछ भी मापता है और मिलान के लिए हैश किए गए संपर्क विवरण का उपयोग कर सकता है। गोपनीयता नीति

इस सिमुलेशन के बारे में

कार्नो ऊष्मा इंजन एक एनिमेटेड 3D पिस्टन-सिलेंडर-फ़्लाईव्हील असेंबली को एक सिंक्रनाइज़्ड 3D दाब-आयतन (P-V) आरेख के साथ जोड़कर चिरसम्मत ऊष्मागतिकी को जीवंत बनाता है। विद्यार्थी चक्र में आगे-पीछे जाने के लिए पिस्टन शीर्ष को खींच सकते हैं या चार कोने की अवस्थाओं में से किसी पर भी क्लिक कर सकते हैं: गर्म कुंड T_H के संपर्क में समतापी प्रसार, T_C तक रुद्धोष्म प्रसार, ठंडे कुंड T_C के संपर्क में समतापी संपीड़न, और वापस T_H तक रुद्धोष्म संपीड़न। तापमान के साथ गैस के अणु तेज़ और धीमे होते हैं जबकि लाइव रीडआउट कार्नो दक्षता eta = 1 - T_C / T_H, गैस का तापमान, दाब और प्रति चक्र कुल कार्य प्रदर्शित करते हैं।

विद्यार्थी क्या खोज सकते हैं

समतापी प्रसार, रुद्धोष्म प्रसार, समतापी संपीड़न और रुद्धोष्म संपीड़न से क्रमशः गुजरने के लिए P-V लूप के चारों कोने के नोड्स में से प्रत्येक पर क्लिक करें।
T_C को 300 K पर रखते हुए गर्म कुंड T_H को 500 K से बढ़ाकर 900 K करें, और घिरे हुए P-V लूप क्षेत्रफल तथा कार्नो दक्षता eta को बढ़ते हुए देखें।
ठंडे कुंड T_C को 400 K से घटाकर 200 K करें और सत्यापित करें कि निकास सिंक को ठंडा करना, T_H को समान मात्रा में बढ़ाने की तुलना में दक्षता को और भी अधिक प्रभावी ढंग से बढ़ाता है।
हाथ से पिस्टन शीर्ष को ऊपर और नीचे खींचें और देखें कि सिलेंडर के नीचे का तापीय सेतु T_H, ऊष्मारोधित और T_C के बीच कैसे बदलता है।
समतापी प्रसार अनुपात बढ़ाएँ और ध्यान दें कि प्रति चक्र कुल कार्य बढ़ता है जबकि सैद्धांतिक कार्नो दक्षता प्रतिशत अपरिवर्तित रहता है।

अधिगम उद्देश्य

1P-V आरेख पर कार्नो ऊष्मा इंजन चक्र बनाने वाले चार उत्क्रमणीय प्रक्रमों की पहचान करें।
2eta = 1 - T_C / T_H का उपयोग करके किसी भी ऊष्मा इंजन की अधिकतम सैद्धांतिक दक्षता की गणना करें।
3समतापी स्ट्रोक (नियत तापमान, ऊष्मा स्थानांतरण) और रुद्धोष्म स्ट्रोक (ऊष्मारोधित, कार्य के माध्यम से तापमान परिवर्तन) के बीच अंतर स्पष्ट करें।
4समझाएँ कि P-V लूप के भीतर घिरा क्षेत्रफल प्रति चक्र कुल यांत्रिक कार्य आउटपुट को क्यों दर्शाता है।

शिक्षकों के आम सवाल

कार्नो ऊष्मा इंजन के चार स्ट्रोक क्या हैं?

चार स्ट्रोक हैं: (1 से 2) गर्म तापमान T_H पर ऊष्मा Q_H अवशोषित करते हुए समतापी प्रसार, (2 से 3) गैस को T_H से T_C तक ठंडा करते हुए रुद्धोष्म प्रसार, (3 से 4) ठंडे तापमान T_C पर ऊष्मा Q_C निष्कासित करते हुए समतापी संपीड़न, और (4 से 1) गैस को वापस T_H तक गर्म करते हुए रुद्धोष्म संपीड़न।

कोई भी ऊष्मा इंजन कभी भी 100% दक्षता तक क्यों नहीं पहुँच सकता?

कार्नो सूत्र eta = 1 - T_C / T_H के अनुसार, 100% दक्षता तक पहुँचने के लिए या तो अनंत रूप से गर्म स्रोत (T_H = अनंत) या परम शून्य (T_C = 0 K) पर ठंडे सिंक की आवश्यकता होगी, जो ऊष्मागतिकी के नियमों द्वारा वर्जित है।

रुद्धोष्म प्रसार के दौरान सिलेंडर से कोई ऊष्मा बाहर न निकलने पर भी गैस का तापमान क्यों गिर जाता है?

रुद्धोष्म प्रसार के दौरान सिलेंडर की दीवारें ऊष्मीय रूप से रोधित (Q = 0) होती हैं, इसलिए फैलती हुई गैस अपनी आंतरिक गतिज ऊर्जा की कीमत पर पिस्टन को ऊपर की ओर धकेलते हुए धनात्मक यांत्रिक कार्य करती है, जिससे उसका तापमान कम हो जाता है।

क्या प्रसार अनुपात बदलने से कार्नो दक्षता बदलती है?

नहीं। समतापी प्रसार अनुपात बढ़ाने से P-V लूप चौड़ा हो जाता है जिससे इंजन अधिक ऊष्मा Q_H अवशोषित करता है और प्रति चक्र अधिक कुल कार्य करता है, लेकिन अनुपात W_net / Q_H का मान 1 - T_C / T_H पर स्थिर रहता है।

इस सिमुलेशन को एम्बेड करें

इसे अपने एलएमएस, ब्लॉग या कक्षा की वेबसाइट पर लगाएँ — मुफ़्त।

<iframe src="https://kiwibee.io/hi/simulations/carnot-heat-engine-3d-simulation/embed" title="कार्नो ऊष्मा इंजन | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>

खोज जारी रखें

Carnot engine, refrigerator and heat pump की झलक

Compare thermodynamic cycles and ideal efficiency.

—

Explore an adult male reference body in 3D. Reveal 14 anatomical systems, search thousands of named structures, isolate organs, and pull 2,209 modeled pieces apart to see how the body is organized.

—

Explore the head and neck in 3D: 643 source meshes across 14 layers, 47 facial and masticatory muscles, and 77 drawn nerves, vessels and glands the source scan omits. Open any tooth onto its own pulp canal, and follow the seven stages of tooth development.

—