Для решения данной задачи нам необходимо воспользоваться уравнением состояния идеального газа:

P1V1 = n1RT1

P2V2^1.43 = P1V1^1.43

P3V3 = P2V2

n1+m1 = 5кг

n1 = 5*0,3 = 1,5 кг – масса азота

m1 = 5*0,7 = 3,5 кг – масса углекислого газа

n2 = n1V1/V2 = 1,51/0,8 = 1,875 кг – масса азота после сжатия

n2+m2 = 5, n2 = 1,875, m2 = 3,125кг – масса углекислого газа после сжатия

n3 = n2, m3 = m2

R = 8,31 Дж/(моль*К)

Теперь мы можем выразить температуры точек 2 и 3 через объем в соответствии с уравнением идеального газа:

T2 = (P1V1T1/P2V2)^(1/1.43) = (1505278/(15050,8))^0.7 = 283,75 К

T3 = P2V2T2/P3V3 = 15050,8283,75/(1505) = 227 К

Теперь можем выразить давление в точке 2:

P2 = (P1V1/P2V2)^(1/1.43) = (1505/(1500,8))^0.7= 187,9432 кПа

Давление в точке 3 равно давлению в точке 2:

P3 = P2 = 187,9432 кПа

Суммарная работа сжатия W1:

W1 = P1V1/1.43(V1^(1.43)-V2^(1.43)) = 1505/(1.43(5^(1.43)-5*0,8^(1.43))) = 37,58 кДж

Суммарная работа расширения W2:

W2 = P2V2log(V3/V2) = 187,94325log(1/0,8)= 3,70410 кДж

Суммарное изменение внутренней энергии ΔU = W1 + W2 = 41,2831 кДж

Изменение энтропии ΔS = (m1 + m2)Cplog(T2/T1) + m2Cplog(T3/T2) = (51,58,31log(283,75/278)+53,1258,31log(227/283,75) = -0,296 Дж/К

Обработаем эту информацию и построим графики PV и TS для данного процесса.