с физикой 10 класс. Очень Одноатомный идеальный газ является рабочим телом в тепловом двигателе, работающий по циклу рис.1. В этом цикле процесс 4-1 адиабатный, внешняя сила на котором совершает работу . Определить КПД этого цикла.

КПД равен отношению работы газа к количеству теплоты от нагревателя, которое он получил за весь процесс:

○ η = Аг / Qн

• работа газа складывается из всех участков на диаграмме:

○ Аг = A12 + A23 + A31

• работу на процессе 1-2 найдем как площадь трапеции:

○ A12 = (P0 + 3P0)/2 * (3V0 - V0) = 4 P0V0

• работу на процессе 2-3 ищем аналогично:

○ А23 = 2P0 * (-V0) = -2 P0V0

• работу на процессе 3-1 ищем через площадь прямоугольника:

○ A31 = - P0V0

• соответственно, работа газа за цикл равна Аг = P0V0

• чтобы найти количество теплоты от нагревателя, нам нужно, во-первых, понять, на каких участках газ получает тепло

• газ получает тепло на участках 1-2 и 2-3 (на нем хоть и отрицательная работа, приращение внутренней энергии больше). таким образом:

○ Qн = Q12 + Q23

• количество теплоты в обоих процессах ищем по 1 закону термодинамики

○ Q12 = A12 + ΔU12 = 4 P0V0 + 1.5*ΔPΔV = 6 P0V0

○ Q23 = A23 + ΔU23 = - 2P0V0 + 1.5*ΔPΔV = P0V0

• следовательно, Qн = 7 P0V0

• и тогда КПД равен n = 1/7 ≈ 0.142 или 14.2%