КПД тепловой машины, работающей по циклу, состоящему из изотермического расширения 1-2, изохорного процесса 2-3 и адиабатического сжатия 3-1 равен 17%. Максимальная разность температур в цикле равна 100 градусов. Найти работу, совершенную при изотермическом процессе. Рабочим телом является один моль идеального газа.

22 Мая 2020 в 19:40
94 +1
0
Ответы
1

Для начала найдем КПД тепловой машины, работающей по данному циклу:

КПД = 1 - Tc/Th,

где Tc и Th - температуры в процессе сжатия и расширения соответственно.

Так как максимальная разность температур в цикле равна 100 градусов, то Th = Tc + 100.

Далее, зная, что КПД = 17%, можно записать:

0.17 = 1 - Tc/(Tc+100).

Отсюда находим Tc = 500 К, а Th = 600 К.

Теперь найдем работу, совершенную при изотермическом процессе. Для этого воспользуемся первым законом термодинамики для этого процесса:

W = nRT * ln(V2/V1),

где n = 1 моль, R - универсальная газовая постоянная, T - температура, V - объем.

Так как процесс происходит изотермически, то T = const, и уравнение упрощается до W = nRT * ln(V2/V1).

Также для идеального газа можно использовать уравнение состояния PV = nRT, или P1V1 = P2V2.

Таким образом, из P2 = P1 (V1/V2) следует, что работа W = nRT ln(P1/P2).

Используя формулу для изотермического процесса, получаем:

W = nRT ln(V2/V1) = nRT ln(P1/P2),

где P1 - давление при начале процесса изотермического расширения, P2 - давление при завершении процесса.

Так как процесс изотермический, то P1 = P3, где P3 - давление при завершении изохорного процесса.

Следовательно, W = nRT ln(P1/P3) = nRT ln(P1/P2),

где P2 = P1 V1/V2, V1 = V3. Таким образом, W = nRT ln(P1/P2) = nRT ln(V1/V2) = nRT ln(V3/V1).

Так как работа совершается при изотермическом процессе и P1 = P3, то P1V1 = P3V3, следовательно, V3/V1 = P1/P3.

Значит, W = nRT ln(P1/P3) = nRT ln(P1/P3) = nRT ln(P1/P3) = nRT ln(P1/P3),

W = nRT * ln(P1/P3).

Зная это, и использовав величины P1 = P2 = RT/V2, P3 = RT/V1, а также то, что V1 = V3, после подстановки некоторых известных величин можно решить это уравнение.

18 Апр 2024 в 11:48
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир