Silniki i chłodziarki 
 
1. 

Silnik Carnota w każdym cyklu pobiera z grzejnika 52 kJ energii w postaci ciepła i oddaje 

do chłodnicy 36 kJ energii w postaci ciepła. Oblicz: 
a) 

sprawność silnika, 

b) 

pracę jaką wykonuje on podczas cyklu. 

2. 

Silnik  Carnota  współpracujący  ze  zbiornikami  cieplnymi  o  temperaturach  235  i  115°C,  w 

trakcie jednego cyklu pobiera z grzejnika 6,3*10

4

 J energii w postaci ciepła. 

a) 

ile wynosi sprawność silnika? 

b) 

jaką pracę może w jednym cyklu wykonać ten silnik? 

3. 

W  hipotetycznym  reaktorze  termojądrowym  paliwem  jest  gazowy  deuter  o  temperaturze 

około  7*10

8

  K.  Załóżmy,  że  taki  gaz  można  by  wykorzystać  w  silniku  Carnota  o  temperaturze 

chłodnicy Tz=100 st. C. Ile wynosiłaby sprawność takiego silnika? 
4. 

Pierwszy  stopień  dwustopniowego  silnika  Carnota  pobiera  z  grzejnika  o  temperaturze  T

1

 

energię w postaci ciepła Q

1

, wykonuje pracę W

1

 i oddaje do chłodnicy o temperaturze T

2

 energię w 

postaci  ciepła  Q

2

.  Drugi  stopień  pobiera  energię  Q

2

,  wykonuje  pracę  W

2

  i  oddaje  do  chłodnicy  o 

jeszcze niższej temperaturze T

3

 energię Q

3

. Udowodnij, że sprawność dwustopniowego silnika jest 

równa (T

1

-T

3

)/T

1

. 

5. 

Trzy silniki Carnota współpracują ze zbiornikami cieplnymi o temperaturach: a) 400 i 500 K, b) 

600 i 800 K, c) 400 i 600 K. Uszereguj te silniki według ich sprawności, zaczynając od  największej 
wartości. 
6. 

Silnik Carnota pracuje ze zbiornikami ciepła o temperaturach T

1

=850 K i T

2

=300 K.  W każdym 

cyklu, który trwa 0,25 s, silnik wykonuje pracę równą 1200 J.  
a) 

Ile wynosi sprawność tego silnika? 

b) 

Ile wynosi średnia moc tego silnika? 

c) 

Ile ciepła Q

1

 jest pobierane w każdym cyklu ze zbiornika o wyższej temperaturze? 

d) 

Jaka energia Q

2

 jest odprowadzana w każdym cyklu do zbiornika o niższej temperaturze? 

e) 

Ile  wynosi  zmiana  entropii  substancji  roboczej  związana  z  pobraniem  przez  nią  energii  w 

postaci  ciepła  ze  zbiornika  o  wyższej  temperaturze?  Ile  wynosi  zmiana  entropii  wynikająca  z 
oddania energii w postaci ciepła do zbiornika o niższej temperaturze? 
7. 

Chłodziarka Carnota wymaga 200 J pracy, aby pobrać 600 J ciepła z komory chłodzenia. 

a) 

Ile wynosi współczynnik wydajności chłodziarki? 

b) 

Ile energii w postaci ciepła jest odprowadzane do kuchni w jednym cyklu? 

8. 

Pompa  cieplna  służy  do  ogrzewania  budynku.  Na  zewnątrz  jest  -5°C,  a  wewnątrz  należy 

utrzymywać  temperaturę  22°C.  Pompa  w  ciągu  każdej  godziny  dostarcza  do  budynku  7,54  MJ 
energii  w  postaci  ciepła,  a  jej  współczynnik  wydajności  jest  równy  3,8.  Przyjmijmy,  że  pompa 
pracuje w odwrotnym cyklu Carnota. Z jaką szybkością trzeba wykonywać pracę nad pompą? 
9. 

Silnik elektryczny napędza pompę cieplną, która przekazuje ciepło z zewnątrz budynku, gdzie 

panuje  temperatura  -5°C,  do  pomieszczenia,  w  którym  jest  17°C.  Załóż,  że  pompa  cieplna  jest 
pompą cieplną Carnota (pracuje w cyklu odwrotnym Carnota). Ile dżuli ciepła doprowadzonego do 
pokoju przypada na każdy dżul zużytej energii elektrycznej? 
 
Osoby  zaznaczone  na  zielone  proszę  o  uzgodnienie  między  sobą  i  podzielenie  następującymi 
tematami wystąpień (10-15 min): 
1. 

Silnik Carnota 

2. 

Silnik Stirlinga 

3. 

Chłodziarki 

4. 

Pompy cieplne