Разбираем задачу "КПД теплового двигателя"

• Евгений Мозель представляет задачу, которая не предлагалась на экзамене по физике.  

• Задача касается теплового двигателя с КПД 25%, работающего с пятью молями одноатомного газа.  

• Цикл двигателя включает изотермическое расширение, изохорное охлаждение и адиабатный процесс.  

• Разность максимальной и минимальной температуры газа составляет 20 К.  

• Требуется определить работу, совершенную газом в изотермическом процессе.  

• Возникает вопрос о связи работы в изотермическом процессе с задачей.  

• Евгений предлагает начать с анализа КПД теплового двигателя.  

• КПД определяется как отношение полезной работы к количеству теплоты, полученному в цикле.  

• Полезная работа равна площади под графиком цикла.  

• В изотермическом процессе газ получает тепловую энергию, несмотря на постоянную температуру.  

• В изохорном охлаждении газ отдает тепло, а в адиабатном процессе тепло не поступает и не отводится.  

• Полезная работа равна разности между количеством теплоты, полученным от нагревателя, и количеством теплоты, отданным холодильнику.  

• Евгений переходит к анализу вопроса задачи.  

• Работа в изотермическом процессе определяется через первый закон термодинамики.  

• В изотермическом процессе изменение внутренней энергии равно нулю, поэтому работа равна количеству теплоты, полученному от нагревателя.  

• Для определения количества теплоты, отданного холодильнику, нужно знать разность максимальной и минимальной температуры.  

• Евгений проводит изотермы, чтобы определить максимальную и минимальную температуры.  

• В изохорном процессе работа равна нулю, поэтому количество теплоты определяется через изменение внутренней энергии.  

• Евгений подставляет полученные значения в формулу для КПД и вычисляет работу в изотермическом процессе.  

• Работа, совершенная газом в изотермическом расширении, равна 1662 Дж.