Робофест 2023, Отбор, 10 класс, задача 2
Рабочим телом тепловой машины является постоянное количество одноатомного идеального газа. Цикл рабочего тела, показанный на рисунке в координатах давление–объем, состоит из трех процессов: изохоры (1), процесса с линейной зависимостью давления от объема (2) и изобары (3).
-
В каких из этих процессов теплоемкость газа не изменяется в ходе процесса? В ответе перечислите номера всех таких процессов по порядку, не разделяя знаками препинания.
-
Определите КПД цикла. Ответ запишите в процентах, с точностью до целого значения.
Возможное решение. В изобарном и изохорном процессах теплоемкость идеального газа постоянна. В процессе изохорного нагревания газ получает тепло. При изобарном сжатии газ совершает отрицательную работу и охлаждается, и теплота от него отводится.
Для линейного процесса можно записать уравнение прямой:
При малом изменении объема:
При и величина , то есть в линейном процессе тепло только подводится, но теплоемкость газа изменяется. Поэтому номера процессов, в которых теплоемкость не изменяется, — .
Работа равна площади цикла:
Количество теплоты холодильника, отводимое от рабочего тела в изобарном процессе:
Значит, КПД цикла
Ответы: ; .
— балла; — балла.
— баллов; или — баллов.