Thermodynamique et énergie · AP Physique 2 Unité 2

Simulateur de cycle de Carnot et de rendement thermique

Simuler le cycle idéal de Carnot : dilatation isotherme, dilatation adiabatique, compression isotherme et compression adiabatique ; plafond d'efficacité thermodynamique théorique maximum.

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Dérivés vivants
Mode projecteur
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Calcul local · Privé

Étape de simulation 3D● 60 FPS

Régime:

Préréglages et pièges communs :

Contrôles des paramètres

Réservoir chaud Temp Th

Réservoir froid Tc

Chaleur absorbée Qh

Phase du cycle (1 exp. isotherme 2 exp. adiabatique 3 comp. isotherme 4 comp. adiabatique)

Dérivations et métriques en direct

Efficacité du plafond des carottes

Produit net de travail max.

Chaleur des déchets rejetés Qc

Entropie cyclique totale ΔS

Calcul de la formule en temps réel

Formule de calcul: --

Substitution: --

Régime : --

Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde

Problème travaillé

Problème : Le moteur thermique fonctionne entre 600K et 300K absorbant 1200J. Trouvez l'efficacité maximale, la puissance maximale de travail et la chaleur min rejetée.

Dérivation étape par étape :

η = 1 - 300/600 = 50 %. Travail maximal W = 1200 * 0,5 = 600J. Chaleur minimale rejetée Qc = 600J.

Problème travaillé

Problème : Qu'est-ce qu'une machine à mouvement perpétuel du second genre? Pourquoi est-ce impossible malgré la conservation de l'énergie?

Dérivation étape par étape :

Extrait la chaleur d'un seul réservoir pour produire du travail sans rejet de chaleur. Bien que conservant l'énergie, elle viole la 2e Loi (déclaration de Kelvin); le rejet du réservoir froid est obligatoire.

Feuille de travail et problèmes de pratique

Q1. Variante 1: États Clausius et Kelvin déclarations de la 2ème Loi de la thermodynamique. Sont-ils équivalents ?

Q2. Variante 2: Qu'est-ce que l'entropie? Quelle flèche de temps le principe d'augmentation de l'entropie définit-il pour les systèmes isolés?

Q3. Variante 3: Un réfrigérateur de cuisine pompe la chaleur de -18°C congélateur à 25°C air de chambre. Est-ce que cela viole la 2ème Loi ?

Foire aux questions et idées fausses

Pourquoi les centrales au charbon et les centrales nucléaires nécessitent-elles des tours de refroidissement à hyperbola gargantuane?

Par le théorème de Carnot et la 2e Loi, la vapeur d'échappement doit rejeter la chaleur résiduelle dans un réservoir froid pour se condenser à l'eau avant de rentrer dans les chaudières.

Pourquoi ne pouvons-nous pas recueillir 100 % de la chaleur résiduelle d'échappement de voiture pour alimenter un moteur secondaire avec "zéro déchet"?

Tout moteur de récupération de chaleur secondaire est lié par la même limite Carnot entre la température d'échappement et l'air ambiant, nécessitant un rejet inévitable des déchets.

Si une porte du réfrigérateur est laissée ouverte dans une pièce isolée scellée, la température ambiante augmente-t-elle ou chute-t-elle?

Lève-toi ! Les gaz d'échappement du réfrigérateur chauffent Q_out = Q_in + W_electric. Avec la porte ouverte, la chaleur absorbée équivaut à la chaleur libérée, plus l'énergie électrique du moteur se transforme en chaleur ambiante.

La vie viole-t-elle la 2e Loi de la thermodynamique en créant l'ordre biologique à partir du désordre ?

C'est pas vrai ! Les organismes vivants sont des systèmes ouverts de non-équilibre. Ils maintiennent une faible entropie interne en consommant des aliments et en déversant une entropie beaucoup plus importante dans l'environnement.