Тема . МКТ. Термодинамика

.02 Термодинамика цикла

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела мкт. термодинамика
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#31647

Рассмотрите два цикла, совершаемых над идеальным газом (рис.). В первом из них газ адиабатически сжимают из состояния 1 до состояния 2, затем изотермически расширяют до состояния 3 и наконец изохорически возвращают в исходное состояние 1. КПД такого цикла обозначим η
 V  . Во втором цикле газ адиабатически сжимают из состояния 1 до состояния 2, затем изотермически расширяют до состояния 4 и наконец изобарически возвращают в исходное состояние 1. КПД такого цикла обозначим ηp  . Сравните ηV  и ηp  .
Примечание. В адиабатическом процессе pVγ = const  , где γ = Cp∕CV  . При изотермическом расширении идеального газа от объёма Va  до объёма Vb  им совершается работа

A   = νRT ln-Vb
 ab        Va

(Всеросс., 2006, финал, 10 )

PIC

Источники: Всеросс., 2006, финал, 10

Показать ответ и решение

Будем обозначать физические величины, соответствующие определённым состояниям, подстрочными индексами. По определению,

        Q             Q
ηV = 1− --31,  ηp = 1− --41,
        Q23           Q24

где Q31  - теплота, выделившаяся на участке 3− 1,Q23  - теплота, выделившаяся на участке 2-3, Q41  - теплота, выделившаяся на участке 4-1, Q24− теплота, выделившаяся на участке 2-4. Здесь

                                            (   )
                                              V3
Q31 = νCV (T2 − T1), Q23 = A23 + U23 = νRT2 ln V2

где A23  - работа газа на участке 2 − 3,U23− изменение внутренней энергии газа на участке 2− 3  , причём U23 = 0  , так как 2− 3− изотерма. С учётом равенства V3 = V1  запишем

            (   )
Q   = νRT  ln  V1
  23      2    V2

Теперь воспользуемся уравнением адиабаты: p1V1γ= p2Vγ2  , откуда

V1   (p2)1∕γ
V2 =  p1

После подстановки этого соотношения в выражение для Q
  23  получим:

              (  )             (   )
Q23 = νRT2 1-ln p2  = νRT2 CV-ln  p2
          γ    p1         Cp     p1

Коэффициент полезного действия

         Cp(T2 − T1)
ηV = 1− RT2-ln-(p2∕p1)

Аналогичным образом находим

                                (   )
Q41 = νCp (T2 − T1), Q24 = νRT ln  V4
                                  V2

Точки (2) и (4) лежат на одной изотерме, следовательно νRT2 = p2V2 = p4V4  : откуда

V4  p2
V2 = p4

C учётом равенства p4 = p1  для ηp  окончательно запишем:

         C (T − T )
ηp = 1 −--p--2---1--
        RT2 ln (p2∕p1)

Из (5) и (6) видно, что ηp = ηV  .
(Официальное решение ВсОШ)

Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!