Задание 24 ЕГЭ по физике · 504520
КПД цикла идеального газа
Один моль одноатомного идеального газа совершает цикл 1–2–3–1, состоящий из изобары (1–2), изохоры (2–3) и адиабаты (3–1) (см. рисунок). Абсолютная температура газа в состояниях 1, 2 и 3 равна 400 К, 800 К и 252 К соответственно. Определите коэффициент полезного действия теплового двигателя, работающего по этому циклу.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
На участке 1–2 процесс изобарный, поэтому работа одного моля газа равна:
W12=R(T2−T1)=R(800−400)=400R
На участке 2–3 объём постоянен, поэтому работа газа равна нулю:
W23=0
На участке 3–1 процесс адиабатный, поэтому Q31=0. Работа газа равна убыли его внутренней энергии:
W31=CV(T3−T1)=3R2(252−400)=−222R
Работа газа за цикл:
Wц=W12+W23+W31=400R−222R=178R
Теплоту газ получает только на участке 1–2. Для изобарного нагревания одного моля одноатомного газа:
Qн=Q12=CP(T2−T1)=5R2(800−400)=1000R
Коэффициент полезного действия теплового двигателя:
η=WцQн=178R1000R=0,178
W12=R(T2−T1)=R(800−400)=400R
На участке 2–3 объём постоянен, поэтому работа газа равна нулю:
W23=0
На участке 3–1 процесс адиабатный, поэтому Q31=0. Работа газа равна убыли его внутренней энергии:
W31=CV(T3−T1)=3R2(252−400)=−222R
Работа газа за цикл:
Wц=W12+W23+W31=400R−222R=178R
Теплоту газ получает только на участке 1–2. Для изобарного нагревания одного моля одноатомного газа:
Qн=Q12=CP(T2−T1)=5R2(800−400)=1000R
Коэффициент полезного действия теплового двигателя:
η=WцQн=178R1000R=0,178
Пример ответа
η=0,178≈17,8%
Источник: Открытый банк ФИПИ 504520
Похожие задания
24В тепловом двигателе 1 моль идеального одноатомного газа совершает цикл 1 – 2 – 3 – 4 – 1, показанный на…КПД цикла идеального газа · E6177424Три 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 · 0EEB94
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.