Физика ЕГЭ. Решение задач. Тепловой двигатель использует в качестве рабочего вещества 1 моль

• Задача ЕГЭ 2017 по тепловому двигателю.  

• Рабочее вещество - один моль идеального одноатомного газа.  

• Цикл работы двигателя состоит из двух адиабат и изохор.  

• КПД цикла - 15%, минимальная и максимальная температуры газа - 37°C и 302°C.  

• Определить количество теплоты, получаемое газом за цикл.  

• Записываем данные: КПД 15%, один моль вещества.  

• Переводим температуры в Кельвины: минимальная 300 К, максимальная 575 К.  

• Нужно найти подведенное количество теплоты.  

• Изображаем график в PV-координатах.  

• Важно понимать, что КПД определяется соотношением количества теплоты от нагревателя и холодильника.  

• Подведенное количество теплоты - это количество теплоты, которое рабочее тело получает от нагревателя.  

• В адиабатных процессах количество теплоты отсутствует.  

• В процессе 1-2 газ получает количество теплоты, так как давление постоянно и газ расширяется.  

• В процессе 3-4 газ отдает количество теплоты холодильнику, так как температура понижается.  

• В процессе 3-4 газ отдает количество теплоты, равное изменению внутренней энергии.  

• Подставляем данные в формулу: Q = 3/2 mR ΔT.  

• Получаем количество теплоты, отданное газом в процессе 3-4: около 3300 Дж.  

• КПД равен Q нагревателя - Q холодильника / Q нагревателя.  

• Подставляем значения: 0.15 = Q нагревателя - 3300 Дж / Q нагревателя.  

• Решаем уравнение: Q нагревателя = 3886 Дж.  

• Подведенное количество теплоты равно 3886 Дж.  

• Важно учитывать знак минус при расчете количества теплоты, отданного газом.  

• Задача решена.