Молекулярная физика. Кузнецова Г.А. - 15 стр.

UptoLike

Составители: 

15
Решение
Изобразим цикл на
рисунке в координатах p, v
и укажем стрелкой
направление процесса. КПД
произвольного цикла может
быть найден по формуле
1
21
Q
QQ
=η , где в числителе
стоит алгебраическая сумма
теплоты, полученной
системой от нагревателя
(положительная) и отданной
системой холодильнику
(отрицательная), в знамена -
теле теплота, полученная
системой от нагревателя.
Для нахождения
знаков теплоты исследуемых процессов в задаче определим соотношение
температур T
1
и T
2
. Для состояний (1) и (3) справедливо соотношение:
2
22
1
11
T
VP
T
VP
=
Отсюда n
T
T
V
V
==
2
1
2
1
, т. к. V
1
>V
2
, то T
1
>T
2
1. При изотермическом процессе (12) для одного моля газа
( )
,0lnln
1
1
2
11
<=
= nRT
V
V
RTQ
теплота отрицательна, система отдаёт тепло.
2. При изохорическом процессе (23)
(
)
(
)
,0
21122
<== TTCTTCQ
vv
газ охлаждается, система также отдаёт тепло.
3. При изобарическом процессе (31)
(
)
,0
213
>= TTCQ
p
газ нагревается, система получает тепло от нагревателя.
Поэтому КПД
3
21
3
213
1
Q
QQ
Q
QQQ
+
=
=η
Учитывая, что
,
1
,
1
=
=
γ
γ
γ
R
C
R
C
pv
P
V
P
1
P
2
V
1
1
2
3
(P
1
V
1
T
1
)
(P
2
V
2
T
1
)
(P
1
V
2
T
2
)
n
V
V
=
2
1
?
=
η
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
                                                                                          Решение
                  P
                                                                                 Изобразим цикл на
                                  2 (P V T )
                 P2                   2 2 1                                 рисунке в координатах p, v
                                                                            и     укажем     стрелкой
                                                                            направление процесса. КПД
                                                                            произвольного цикла может
                                                                            быть найден по формуле
                              3                                                  Q1 − Q2
                 P1                                        1                η=           , где в числителе
                                                                                   Q1
                           (P1V2T2)                       (P1V1T1)
                                                           стоит алгебраическая сумма
                                                           теплоты,        полученной
                         V2                V1       V
                                                           системой от нагревателя
                                                           (положительная) и отданной
                             V1
                                 =n                        системой      холодильнику
                             V2
                                                           (отрицательная), в знамена -
                             η =?                          теле – теплота, полученная
                                                           системой от нагревателя.
                                                                Для        нахождения
            знаков теплоты исследуемых процессов в задаче определим соотношение
            температур T1 и T2. Для состояний (1) и (3) справедливо соотношение:
                                                             P1V1 P2V2
                                                                 =
                                                              T1   T2

                                  V1 T1
                      Отсюда        =   = n , т. к. V1>V2, то T1>T2
                                  V2 T2
                      1.       При изотермическом процессе (1→2) для одного моля газа
                                                           V 
                                               Q1 = RT1 ln 2  = − RT1 ln (n ) < 0 ,
                                                            V1 
                      теплота отрицательна, система отдаёт тепло.
                      2.      При изохорическом процессе (2→3)
                                          Q2 = C v (T2 −T 1 ) = −C v (T1 − T2 ) < 0 ,
                      газ охлаждается, система также отдаёт тепло.
                      3.      При изобарическом процессе (3→1)
                                                  Q3 = C p (T1 − T2 ) > 0 ,
                      газ нагревается, система получает тепло от нагревателя.
                      Поэтому КПД
                                                      Q3 − Q1 − Q2     Q + Q2
                                                 η=                = 1− 1
                                                           Q3             Q3
                      Учитывая, что
                                                            R          Rγ
                                                   Cv =        , Cp =      ,
                                                          γ −1        γ −1



                                                                                                        15

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com