НОФ 2011, III кръг (национален), 10–12 клас — Задача 3. Термодинамика на цикличен процес

Олимпиада по физика 2011, Национален кръг, Кърджали, 30 април 2011 г. — тема за 10.–12. клас · 30 април 2011 г. · 15 т.

Условие

На фигурата е показан цикличен процес, който се използва в топлинен двигател. Работното вещество е газообразен хелий, който може да се разглежда като идеален газ. Цикълът включва следните процеси: адиабатен 1–2, изобарен 2–3, изохорен 3–4 и процеса 4–1. Налягането $\mathrm{p_0 = 1\,atm}$, а обемът $\mathrm{V_0 = 0{,}5\,l}$. Отношението на обемите е $\varepsilon = \dfrac{V_0}{V_1} = 2$, $\omega = \dfrac{V_2}{V_0} = 2$.

а) Намерете налягането $\mathrm{p_1}$, при което протича изобарният процес и крайното налягане $\mathrm{p_2}$ на газа в изохорния процес. [2 т.]

б) Определете работата $\mathrm{A}$, която извършва двигателят за един цикъл. [8 т.]

в) Намерете неговия КПД $\eta$. [1 т.]

г) Цикличният процес 1–4–3–2–1 може да се използва в топлинна машина, която работи или като хладилник, или като топлинна помпа. В случай на хладилник ефективността $\varphi$ се определя по отнетата топлина от охлажданото тяло за един цикъл и работата, извършена от външен източник. В случай на топлинна помпа ефективността $\psi$ се определя по отдадената топлина на нагряваното тяло за един цикъл и работата, извършена от външен източник. Определете коефициентите на ефективност $\varphi$ и $\psi$. [4 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: NOF3_2011_10-12problemsD1.pdf · официални решения: NOF3_2011_10-12solutionsD1.pdf