Тип 0 № 2748
Классификатор: МКТ и термодинамика. Циклические процессы. КПД цикла
i
Одноатомный идеальный газ работает по циклу 1−2−3−1, имеющему вид равнобедренного треугольника на диаграмме P−V. Известно, что процесс 1−2 лежит на прямой, проходящей через начало координат. Отношение максимального давления в цикле к минимальному Найдите работу, совершаемую газом за один цикл, считая известными давление и объем в точке 1. Найдите КПД тепловой машины, работающей по указанному циклу.
Спрятать решениеРешение. Учитывая разную размерность осей на диаграмме P – V, у данного равнобедренного треугольника равными могут быть только боковые стороны. Так как процесс 1 – 2 лежит на прямой, проходящей через начало координат, откуда Из симметрии треугольника относительно высоты, опущенной из точки 2, следует следовательно, Таким образом, нам известны координаты всех вершин этого треугольника. Работа вычисляется как площадь треугольника 1 – 2 – 3:
Для нахождения КПД тепловой машины, работающей по указанному циклу, необходимо найти количество подведенной теплоты. Теплота подводится в процессе 1 – 2, и на некотором участке 2 – x процесса 2 – 3, тогда:
Для того, чтобы найти необходимо определить ту самую точку x, в которой перестает подводиться теплота. Это можно сделать, представив подведенную теплоту в процессе 2 – x в виде функции от объёма Q2x(V)x, и найти у этой функции максимум на отрезке Так как треугольник 1 – 2 – 3 равнобедренный, наклон процесса 1 – 2 совпадает с наклоном 2 – 3. Пусть тогда откуда
Следовательно, и
Заметим, что Q2x(V)x представляет собой параболу с направленными вниз ветвями и корнями V2 и V2 = V3. Вершина параболы расположена симметрично между корнями Тогда подведенное количество теплоты на участке
откуда
или
Ответ: 15,4 %.
Спрятать критерииКритерии проверки:Критерии по заданию | Баллы |
---|
Найдена работа цикла | 1 |
Найдено количество теплоты, подведенное в процессе 1 – 2 | 1 |
Написано уравнение прямой процесса 2 – 3 | 1 |
Найдено положение точки x, в которой тепло перестает подводиться | 5 |
Найдено количество теплоты, подведенное на участке 2 – x | 1 |
Получен правильный ответ | 1 |
Ответ: 15,4 %.
Классификатор: МКТ и термодинамика. Циклические процессы. КПД цикла