Задание 24 ЕГЭ по физике · 1ABA07
КПД термодинамического цикла
1 моль одноатомного идеального газа совершает цикл 1 – 2 – 3 – 1, состоящий из изохоры (1 – 2), адиабаты (2 – 3) и изобары (3 – 1) (см. рисунок). Абсолютные температуры газа в состояниях 1, 2 и 3 равны 400 К, 600 К и 510 К соответственно. Определите коэффициент полезного действия цикла.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Теплота подводится только на изохорном участке 1–2. Для одноатомного идеального газа CV=32R.
Q12=νCV(T2−T1)=32R(600−400)=300R
На адиабатном участке 2–3 теплообмен отсутствует, поэтому работа газа равна убыли его внутренней энергии.
A23=νCV(T2−T3)=32R(600−510)=135R
На изобарном участке 3–1 работа газа определяется изменением температуры.
A31=νR(T1−T3)=R(400−510)=−110R
Работа на изохоре равна нулю. Работа за цикл равна сумме работ на всех участках.
Aцикла=A12+A23+A31=0+135R−110R=25R
Коэффициент полезного действия равен отношению работы за цикл к подведённому количеству теплоты.
η=AциклаQ12=25R300R=112≈0,083
Q12=νCV(T2−T1)=32R(600−400)=300R
На адиабатном участке 2–3 теплообмен отсутствует, поэтому работа газа равна убыли его внутренней энергии.
A23=νCV(T2−T3)=32R(600−510)=135R
На изобарном участке 3–1 работа газа определяется изменением температуры.
A31=νR(T1−T3)=R(400−510)=−110R
Работа на изохоре равна нулю. Работа за цикл равна сумме работ на всех участках.
Aцикла=A12+A23+A31=0+135R−110R=25R
Коэффициент полезного действия равен отношению работы за цикл к подведённому количеству теплоты.
η=AциклаQ12=25R300R=112≈0,083
Пример ответа
η=112≈0,083,илипримерно8,3%.
Источник: Открытый банк ФИПИ 1ABA07
Похожие задания
24Три одинаковых сосуда, содержащих разреженный газ, соединены друг с другом трубками малого диаметра: первый…Изменение количества газа · 003B5124Закрытый сверху вертикальный цилиндрический сосуд, заполненный воздухом, разделён тяжёлым поршнем, способным…Количество удалённого воздуха · 05A6DD24В запаянной с одного конца трубке находится влажный воздух, отделённый от атмосферы столбиком ртути длиной l…Тепловой баланс и тепловое равновесие · 060CB224Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с краном. В первом сосуде находится ν1 =2…Равновесие двух газов · 075E8424Закрытый вертикальный цилиндрический сосуд, заполненный идеальным газом, разделён на две части тяжёлым…Газ под поршнем: механическое равновесие · 0EEB9424В запаянной с одного конца стеклянной трубке, расположенной горизонтально, находится столбик воздуха длиной…Воздушный столбик и ртуть · 0F5292
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.