Τρίτη, 11 Δεκεμβρίου 2012

Να χρησιμοποιήσουμε μια αντλία θερμότητας;


 Πρόκειται να διατηρήσουμε σταθερή τη θερμοκρασία ενός δωματίου σε θερμοκρασία 24°C, όταν έξω η ατμόσφαιρα έχει θερμοκρασία -3°C.  Για να το εξασφαλίσουμε μας προτείνονται δυο λύσεις.
Η πρώτη, να χρησιμοποιήσουμε μια ηλεκτρική θερμάστρα, η οποία έχει ισχύ 440W, η οποία πρέπει να είναι συνεχώς αναμμένη.
Η δεύτερη λύση, είναι να χρησιμοποιήσουμε μια μηχανή, που χρησιμοποιεί ένα αέριο το οποίο διαγράφει την αντιστρεπτή κυκλική μεταβολή του σχήματος, όπου VΑ=4L, VΒ=10,8L, T2 η θερμοκρασία του δωματίου και Τ1 η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας.
i)   Πόση θερμότητα παρέχει στο δωμάτιο το αέριο σε κάθε κυκλική μεταβολή;
ii)  Ποια η συχνότητα της μηχανής, για την οποία διατηρείται σταθερή η θερμοκρασία του δωματίου;
iii) Πόση ενέργεια πρέπει να προσφέρεται στο αέριο, μέσω έργου, για την λειτουργία της μηχανής;
iv) Να βρεθεί πόσο τοις εκατό μειώνεται το κόστος θέρμανσης του δωματίου, αν προτιμήσουμε τη δεύτερη λύση, σε σχέση με την πρώτη επιλογή.
v)  Ποιο αέριο είναι καλύτερο να χρησιμοποιεί η μηχανή:
α) Ήλιο,       β) Άζωτο       γ) δεν έχει καμιά διαφορά.
Δίνεται η πίεση της ατμόσφαιρας p=1atm≈105Ν/m2.
ή