Решение задачи из раздела «Подготовка к ЕГЭ по физике» по теме «Термодинамика. Расчет КПД замкнутого цикла»
С одним молем идеального одноатомного газа совершают циклический процесс 1-2-3-4-1 (см.рис.) Во сколько раз КПД данного цикла меньше, чем КПД идеальной тепловой машины, работающей при тех же максимальной и минимальной температурах?
Задача довольно объемная. Но ничего выходящего за рамки школьного курса физики, здесь нет.
Сначала просчитываем КПД идеальной тепловой машины по формуле Карно. Температура нагревателя — это максимальная температура газа в точке 3, а температура холодильника — это минимальная температура газа в точке 1.
Далее считаем КПД цикла по известным формулам для расчета КПД тепловой машины.
Работа газа за цикл определяется как площадь фигуры, попадающая под график зависимости давления от объёма. А для того, чтобы посчитать Q1, определяем участки, на которых рабочее тело (идеальный газ) получает энергию от нагревателя. Таких участков для этого цикла 2: 1-2 и 2-3.
С помощью первого закона термодинамики, уравнений состояния идеального газа, определяем сначала Q1. А после КПД этого цикла.
Определив КПД по формуле для идеальной тепловой машины (в первом случае) и КПД цикла, находим их отношение. Это и будет итоговое решение задачи.
Существует еще один способ определения КПД цикла. Для этого необходимо будет рассчитать Q2 — ту энергию, которую рабочее тело отдает за цикл холодильнику. Но тогда для расчета КПД цикла придётся пользоваться несколько другой формулой.
Поделиться с друзьями
