Открытый банк ФИПИ · условие и решение задания
| КЭС: | 2.2.1 Тепловое равновесие и температура 2.2.2 Внутренняя энергия 2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме 2.2.7 Первый закон термодинамики 2.2.8 Второй закон термодинамики. Необратимые процессы 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД 2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно 2.2.11 Уравнение теплового баланса |
| Тип ответа: | Развернутый ответ |
Ответ: ≈ 8,33 %
Модель: разреженные газы считаем идеальными. Система отсчёта связана с сосудом. Для расчёта состояния неподвижного газа механические оси и проекции сил не требуются: используем давление, объём и абсолютную температуру. Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж·моль⁻¹·К⁻¹; при переводе температуры используем T = t + 273 К.
Первое начало термодинамики записываем в виде Q = ΔU + A: A — работа самого газа, положительная при расширении. Для одноатомного газа ΔU = 32νRΔT. В изохорном процессе A = 0, в изобарном A = νRΔT, а в адиабатном Q = 0. За полный цикл ΔU = 0, поэтому η = A циклаQ нагревателя = 1 − |Q холодильника|Q нагревателя. В знаменателе стоит только полученная положительная теплота, а не алгебраическая сумма теплот.
1. В цикле 1–2 — изохорное нагревание от 400 до 600 К, 2–3 — адиабатное расширение до 510 К, 3–1 — изобарное охлаждение до 400 К. Получение теплоты происходит только на 1–2, отдача только на 3–1.
2. Теплоты нагревателя и холодильника:
Qн = 32νR(T₂ − T₁), |Qх| = 52νR(T₃ − T₁).
Подстановка при ν = 1 моль:
Qн = 1,5·8,31·200 Дж = 2493 Дж; |Qх| = 2,5·8,31·110 Дж = 2285,25 Дж.
3. КПД:
η = 1 − 5(T₃ − T₁)3(T₂ − T₁).
Подстановка:
η = 1 − 5·110 К3·200 К = 112 ≈ 0,0833 = 8,33 %.
4. Проверка. Работа за цикл равна 207,75 Дж и положительна, а КПД лежит между 0 и 100 %. На адиабате теплообмена нет; изменение температуры там связано с работой, а не с получением или отдачей теплоты. Формула Карно по максимальной и минимальной температурам для этого цикла неприменима.
Ответ: ≈ 8,33 %.
Напишите пожелание к сайту или решению либо сообщите о найденной неточности в задании 1ABA07.
Сообщение увидит только команда сайта: на странице оно не публикуется.
Комментарии к решению
Комментарии видны всем посетителям сайта.
Комментариев пока нет. Будьте первым.
Чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь.