Termodinamik nedir Test 1

Bir Carnot makinesi 600 K sıcaklıktaki kaynaktan 800 J ısı alarak 300 K sıcaklıktaki soğuk kaynağa ısı veriyor.
Bu makinenin verimi ve yaptığı iş sırasıyla nedir?

A) %50, 400 J
B) %50, 600 J
C) %60, 480 J
D) %60, 520 J

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruda bir Carnot makinesinin termodinamik performansını inceleyeceğiz. Bir Carnot makinesi, mümkün olan en yüksek verime sahip ideal bir ısı makinesidir. Şimdi adım adım çözümümüze geçelim.

• 1. Adım: Verilen Bilgileri Belirleyelim

  Soruda bize şu bilgiler verilmiştir:

  • Sıcak kaynak sıcaklığı ($T_H$) = 600 K
  • Soğuk kaynak sıcaklığı ($T_C$) = 300 K
  • Sıcak kaynaktan alınan ısı ($Q_H$) = 800 J

  Bizden istenenler ise makinenin verimi ($\eta$) ve yaptığı iş ($W$).

• 2. Adım: Carnot Makinesinin Verimini Hesaplayalım

  Bir Carnot makinesinin termal verimi, sıcak ve soğuk kaynakların mutlak sıcaklıkları cinsinden aşağıdaki formülle hesaplanır:

  $\eta = 1 - \frac{T_C}{T_H}$

  Verilen değerleri formülde yerine koyalım:

  $\eta = 1 - \frac{300 \text{ K}}{600 \text{ K}}$

  $\eta = 1 - 0.5$

  $\eta = 0.5$

  Verimi yüzde olarak ifade edersek:

  $\eta = 0.5 \times 100\% = 50\%$

  Böylece makinenin verimini %50 olarak bulmuş olduk.

• 3. Adım: Makinenin Yaptığı İşi Hesaplayalım

  Bir ısı makinesinin verimi, yaptığı işin ($W$) sıcak kaynaktan aldığı ısıya ($Q_H$) oranı olarak da tanımlanır:

  $\eta = \frac{W}{Q_H}$

  Biz verimi ve sıcak kaynaktan alınan ısıyı bildiğimize göre, bu formülü kullanarak yapılan işi bulabiliriz. Formülü $W$ için yeniden düzenleyelim:

  $W = \eta \times Q_H$

  Şimdi bulduğumuz verim değerini (ondalık sayı olarak 0.5) ve verilen $Q_H$ değerini yerine koyalım:

  $W = 0.5 \times 800 \text{ J}$

  $W = 400 \text{ J}$

  Böylece makinenin yaptığı işi 400 J olarak bulmuş olduk.

• 4. Adım: Sonuçları Değerlendirelim

  Hesaplamalarımız sonucunda makinenin verimi %50 ve yaptığı iş 400 J olarak bulunmuştur. Bu değerler seçeneklerdeki A şıkkı ile eşleşmektedir.

Cevap A seçeneğidir.