КПД цикла идеального газа
Каково значение КПД цикла, если цикл одного моля идеального одноатомного газа (служащего рабочим телом теплового
Каково значение КПД цикла, если цикл одного моля идеального одноатомного газа (служащего рабочим телом теплового двигателя) состоит из следующих этапов: изобарное расширение, в результате которого объем газа увеличивается в два раза; изохорное охлаждение; и изотермическое сжатие, в результате которого газ возвращается в исходное состояние с температурой t1 = 350 к. Абсолютная величина работы внешних сил при изотермическом сжатии равна |а31| = 2016 дж.
19.12.2023 00:12
Написать свой ответ:
Разъяснение:
КПД цикла (коэффициент полезного действия) определяется как отношение работы, совершаемой внешними силами, к полученному теплу от источника. В данной задаче мы рассматриваем цикл одного моля идеального одноатомного газа.
Предоставленные этапы цикла:
1. Изобарное расширение: объем газа увеличивается в два раза при постоянном давлении.
2. Изохорное охлаждение: объем газа остается постоянным, но газ охлаждается.
3. Изотермическое сжатие: газ сжимается до исходного объема при постоянной температуре.
Абсолютная величина работы внешних сил при изотермическом сжатии равна |а31| = 2016.
Чтобы найти значение КПД цикла, нам нужно найти сумму работ для всех этапов цикла и поделить ее на тепло, полученное от источника тепла.
Первый этап: изобарное расширение.
По определению работы W = P * (V2 - V1), где P - постоянное давление, V1 и V2 - начальный и конечный объемы соответственно.
Так как полезной работы нет, работа совершается против данного внешнего сопротивления, получаем работу W1 = -P * (V2 - V1).
Второй этап: изохорное охлаждение.
По определению объем не меняется, работа W2 = 0.
Третий этап: изотермическое сжатие.
Работа W3 = −|а31|.
КПД цикла определяется как КПД = ΣW / Q, где ΣW - сумма работ для всех этапов цикла, Q - тепло, полученное от источника тепла.
ΣW = W1 + W2 + W3 = (-P * (V2 - V1)) + 0 + (-|а31|)
Поскольку газ идеальный, можно использовать закон идеального газа PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.
Например:
Необходимо найти значение КПД цикла одного моля идеального одноатомного газа, описанного в задаче.
Совет:
Для лучшего понимания темы и повышения своих знаний о термодинамике рекомендуется изучить законы идеального газа, тепловые двигатели и циклы работы.
Дополнительное задание:
Если температура газа при изобарном расширении увеличится в 3 раза, а работа внешних сил при этом этапе составит 500 Дж, каково будет значение КПД цикла?