Seuraa 
Viestejä10
Liittynyt14.11.2016

Yksinkertaisesti: Miten selitätte käänteisen Carnot:n koneen eli lämpöpumpun, entropian?

Kommentit (6)

hmk
Seuraa 
Viestejä908
Liittynyt31.3.2005

ΔS(Carnot) = 0 (yhden syklin aikana) => ΔS(käänteinen Carnot) = -ΔS(Carnot) = 0.

In so far as quantum mechanics is correct, chemical questions are problems in applied mathematics. -- H. Eyring

cotton
Seuraa 
Viestejä10
Liittynyt14.11.2016

Tai oikeastaan tämän kysymyksen vois muotoilla niin, että kuinka selität vanhalle fyysikolle: Miten laite voi yhdellä kilowatillla siirtää matalammasta lämpötilasta korkeampaan kolme kilowattia.  Entropia vähenee ulkopuolisella energialla, mutta tilanne juuttuu siihen, että miksi se pystyy siirtämään enemmän kuin syötetty energia. :D

Yleisesti mielenkiintoinen käppi on mun mielestä käytännössä., kun teoreettisesti käännellään lämpövoimakonetta pumpuksi ja päinvastoin.   käytännössä n=0,33, eli kolmasosa energiavirrasta saavutetaan lämpövoimakoneessa vasta monen sadan asteen dT:llä, esim ottomoottorissa palamislmpö on 800`C. ja pakolämpö jotain 400`C

Lämpöpumpussa dT ollessa 40 astetta (normaaleissa toimintaympäristöissä, en jaksa kääntää Kelvineiksi) saavutetaan jo tämä 1 kolmannes sisään, ja 2 osaa siirtyy dT:n kuumaan kylpyyn. Eli COP 3.  

Selittyskö tämä käppi sillä, että lämpöpumpussa olomuodon muutos on se oleellinen juttu. Vastaavasti olomuodon muutos höyrylaitoksessa tuo häviötä, josta ei tahdo päästä eroon millään. (2/3 osaa menee kaukolämpöön) ? Kunhan pohdin hajanaisesti. :)

hmk
Seuraa 
Viestejä908
Liittynyt31.3.2005

Lämpöpumpun käyttöaine ottaa ympäristön "kylmäsäiliöstä" (maa, ilma) lämpöä määrän Qc, joka siirretään käyttöaineelle tehdyn työn W avulla lämmitettävään tilaan. Koska pumpun käyttöaineen tila (ja siis energia) ei muutu kierron aikana, siihen "sisään viety" energia Qc + W täytyy olla yhtä suuri kuin siitä lämmitettävään tilaan "ulos tullut" lämpö Qh.

Carnot'n koneelle hyötysuhde on η = ΔT/Th = 40 K / 295 K = 14% noilla sinun arvoilla. Käänteiselle Carnot'n koneelle (ideaalisen tehokas lämpöpumppu) pätee vastaavassa toimintaympäristössä

COP = 1/η = 7.4

Toisin sanoen, tällainen lämpöpumppu voi pumpun käyttämän sähköenergian W = 1 kJ avulla lämmittää huonetta lämpömäärällä Qh = COP*W = 7.4 kJ. Samalla ympäristöstä on otettu lämpömäärä Qc = (7.4 - 1) kJ = 6.4 kJ.

Kierron aikana lämpöpumpun käyttöaineen entropia ei muutu, koska sen tila ei muutu. Kylmäsäiliöstä otetaan lämpöä, joten sen entropia muuttuu määrällä -6.4 kJ / 255 K = -25 J/K. Huoneeseen tuodaan lämpöä, joten sen entropia muuttuu määrällä +7.4 kJ / 295 K = +25 J/K. Kokonaisentropian muutos on 0 (käyttöaine) - 25 (kylmäsäiliö) + 25 (huone) = 0. Tämä on tyypillistä Carnot-tyyppiselle prosessille, joka on reversiibeli, eikä siten tuota entropiaa.

Jos vastaavassa toimintaympäristössä toimii "epäideaalinen" lämpöpumppu, jonka COP(irrev) = 3, niin sähköenergiaa W = 1 kJ vastaa Qh = 3 kJ ja Qc = 2 kJ. Kylmäsäiliön entropia muuttuu nyt määrällä -2 kJ / 255 K = -7.8 J/K ja huoneen 3 kJ / 298 K = +10.1 J/K. Kokonaisentropian muutos on +2.3 J/K. Epäideaalinen (irreversiibeli) toiminta näkyy entropian tuottona lämpöpumpun toimiessa.

In so far as quantum mechanics is correct, chemical questions are problems in applied mathematics. -- H. Eyring

Diam
Seuraa 
Viestejä2384
Liittynyt14.9.2006

Tuossa on dia 19, ilman että tarvitsee kuvitella, mitään alkeellisen epämääräistä, eli kompressorin isentrooppimen hyötysuhde ja lämpöhäviö. Käytännön merkitys on se, että ensi n kylmäaine ja sitten kompressorin rakenne, jos haluaa isentropiaa hyödyntää.

http://www.netikka.net/matematiikka/MAAL%C3%84MP%C3%96%20TEORIASSA%20JA%20K%C3%84YT%C3%84NN%C3%96SS%C3%84.pptx

Jos ei halua haaskata aikaa näpertelyyn, ottaa Kaappolan kirjan vinkit sellaisenaan.

Mies kysyi kaiulta: Ostanko Nuhvin vai Majorin? ja kaiku vastasi: VAI MAJORIN!

Suosituimmat

Uusimmat

Uusimmat

Suosituimmat