Какой будет КПД цикла, если идеальный трехатомный газ, состоящий из жестких объемных молекул, нагревают при неизменном
Какой будет КПД цикла, если идеальный трехатомный газ, состоящий из жестких объемных молекул, нагревают при неизменном объеме так, чтобы его давление увеличилось вдвое, затем газ изотермически расширяется до исходного давления и изобарно сжимается до исходного объема? Можно предоставить график, если возможно.
19.12.2023 17:12
Написать свой ответ:
Пояснение: Для решения данной задачи, нам понадобится использовать законы термодинамики и характеристики идеального газа. В данной задаче у нас имеется цикл, состоящий из трех процессов: изохорного нагрева, изотермического расширения и изобарного сжатия.
1. Изохорный нагрев: При изохорном процессе объем газа не меняется, поэтому работа газа расширения W=0. Таким образом, внутренняя энергия системы увеличивается на значение Q, поэтому Q равно приращению внутренней энергии.
2. Изотермическое расширение: При изотермическом процессе температура газа остается неизменной. По закону Бойля-Мариотта PV = const. Поскольку давление увеличивается вдвое, объем должен уменьшиться вдвое.
3. Изобарное сжатие: При изобарном процессе давление газа остается неизменным. При таком процессе работа сжатия газа W = P * (V2 - V1), где P - давление газа, V2 - конечный объем, V1 - начальный объем.
Таким образом, КПД цикла определяется как КПД = (W1 + W3) / Q = (0 + P * (V2 - V1)) / Q = P * (V2 - V1) / Q
Пример: Найдем КПД цикла для трехатомного идеального газа с жесткими объемными молекулами, если начальное давление газа P1=1 атм, начальный объем V1=1 л, конечное давление газа P2=2 атм, конечный объем V2=0.5 л.
Совет: Для лучшего понимания задачи, можно использовать молекулярную модель газа и представить процессы в виде движения молекул.
Задание для закрепления: Найдите КПД цикла, если начальное давление газа P1=2 атм, начальный объем V1=0.5 л, конечное давление газа P2=4 атм, конечный объем V2=1 л.