НОФ 2022, II кръг (областен), 12. клас — Задача 1. Топлинен двигател

Олимпиада по физика 2022, областен кръг, тема за VI състезателна група (12. клас) · 19 февруари 2022 г. · 10 т.

Условие

Топлинен двигател работи по цикъл, състоящ се от следните процеси: 1–2 задава адиабатно разширение, в 2–3 се извършва изотермно свиване, като цикълът се затваря с изохорния процес 3–1. Работното вещество е един mol идеален газ.

За идеален газ моларните топлинни капацитети $C_P$ и $C_V$ удовлетворяват равенството

$C_P - C_V = R.$

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

б) В кои състояния от цикъла се достигат максималната температура $T_{max}$ и минималната температура $T_{min}$. [1,5 т.]

в) Двигател работи по цикъл със същите $T_{max}$ и $T_{min}$ и максимален КПД. Какви процеси включва цикълът? На колко е равен неговият КПД $\eta_0$? [2,5 т.]

г) Намерете КПД на двигателя, работещ по описания в условието цикъл, като функция на отношението $\alpha = T_{max}/T_{min}$. [4 т.]

д) Пресметнете КПД на двигателя при $\alpha = T_{max}/T_{min} = 3$. [0,5 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: NOF2_2022_12problems.pdf · официални решения: NOF2_2022_12solutions.pdf