НОФ 2019, III кръг (национален), 9. клас — Задача 2. Топлинен двигател

Национална олимпиада по физика 2019, национален кръг, III състезателна група (9. клас) · 5 април 2019 г. · 10 т.

Условие

Топлинен двигател с работно вещество идеален газ работи по цикъла 1-2-3-1, показан на фигурата вляво. Процесът 1-2 е изобарен, процесът 2-3 е изохорен, а процесът 3-1 е изотермен. Работата, извършена от външните сили при изотермния процес, е $A_{31} = 0{,}2\ \mathrm{kJ}$. Приемете, че КПД на двигателя е $\eta = 25\%$. Вътрешната енергия на газа в даден момент се дава с израза $U = 3BT/2$, където $B \approx 8{,}3\ \mathrm{J/K}$, а $T$ е съответната абсолютна температура на газа. Използвайте, че съотношението между налягането $p_1$, обема $V_1$ и температурата $T_1$ на газа в състояние (1) е $p_1V_1 = BT_1$.

а) Начертайте процесите от цикъла на $p-V$ диаграма. [1,5 т.]

б) Определете при кои процеси газът получава топлина и при кои – отдава топлина на околната среда. [1,5 т.]

в) Намерете на колко е равна разликата $\Delta T = T_2 - T_1$ между температурите на газа в състояния (1) и (2). [7 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: NOF3_2019_9problems.pdf · официални решения: NOF3_2019_9solutions.pdf