НПСФ 2021, 12. клас — Задача 1. Топлинна машина

Национално пролетно състезание по физика 2021, Тема за VI състезателна група (12. клас) · 13 март 2021 г. · 10 т.

Условие

Топлинна машина с работно вещество идеален газ работи по цикъла 1-2-3-4-1, показан на фигурата вляво. Процесът 1-2 е изобарен, процесът 2-3 е изохорен, процесът 3-4 е изотермен, а процесът 4-1 е отново изохорен. Работата, извършена от външните сили при изотермния процес, е $A_{34} = 0{,}5$ kJ. При процеса 4-1 газът получава топлина $Q_{41} = 0{,}3$ kJ. КПД на машината е $\eta = 20\%$. Вътрешната енергия на газа в дадено състояние е $U = 3BT/2$, където $B \approx 8{,}3$ J/K, а $T$ е абсолютната температура на газа. Използвайте, че съотношението между налягането $p_1$, обема $V_1$ и температурата $T_1$ на газа в състояние (1) е $p_1 V_1 = BT_1$.

а) Начертайте процесите от цикъла на $pV$-диаграма. [1 т.] [1 т.]

б) Определете разликата $T_1 - T_3$ между температурите на газа в състояния (1) и (3). [1,5 т.] [1,5 т.]

в) Намерете разликата $T_2 - T_3$ между температурите на газа в състояния (2) и (3). [6 т.] [6 т.]

г) На колко е равна отдадената от газа топлина $Q_{\mathrm{отд}}$ по време на цикъла? [1,5 т.] [1,5 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: proletni_2021_12problems.pdf · официални решения: proletni_2021_12solutions.pdf