За один цикл работы идеальный тепловой двигатель карно рабочему телу

За один цикл работы идеальный тепловой двигатель карно рабочему телу

Температура нагревателя тепловой машины 800 К, температура холодильника в 2 раза меньше, чем у нагревателя. Каков максимально возможный КПД машины? (Ответ дайте в процентах.)

Температура холодильника равна Максимально возможный КПД тепловой машины равен КПД машины Карно

Температура нагревателя тепловой машины 900 К, температура холодильника в 3 раза меньше, чем у нагревателя. Каков максимально возможный КПД машины? (Ответ дайте в процентах, округлив до целых.)

Температура холодильника равна Максимально возможный КПД тепловой машины равен КПД машины Карно

В тепловой машине температура нагревателя 600 K, температура холодильника на 200 К меньше, чем у нагревателя. Максимально возможный КПД машины? (Ответ дайте в процентах, округлив до целых.)

Температура холодильника равна Максимально возможный КПД тепловой машины равен КПД машины Карно

Какое из перечисленных ниже действий при прочих неизменных условиях ведёт к уменьшению КПД идеального теплового двигателя?

1) повышение температуры нагревателя

2) повышение температуры холодильника

3) уменьшение трения в механизме тепловой машины

4) замена рабочего тела

КПД идеального теплового двигателя рассчитывается по формуле Следовательно, при повышении температуры холодильника уменьшается КПД теплового двигателя.

Правильный ответ указан под номером 2.

Идеальная тепловая машина работает с использованием цикла Карно. Температуру холодильника машины понижают, при этом температура нагревателя и количество теплоты, которое рабочее тело получает от нагревателя за один цикл, остаются неизменными. Как изменяются в результате этого КПД тепловой машины и совершаемая машиной за один цикл работа?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

3) не изменяется.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

КПД тепловой машины Работа, совершаемая машиной

Для КПД цикла Карно справедлива формула:

Отсюда видно, что при уменьшении температуры холодильника, КПД тепловой машины увеличится, а значит, увеличится полезная работа, совершаемая за один цикл.

Идеальная тепловая машина работает с использованием цикла Карно. Температуру холодильника машины повышают, при этом температура нагревателя и количество теплоты, которое рабочее тело получает от нагревателя за один цикл, остаются неизменными. Как изменяются в результате этого КПД тепловой машины и совершаемая машиной за один цикл работа?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

3) не изменяется.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

КПД тепловой машины Работа, совершаемая машиной

Для КПД цикла Карно справедлива формула:

Отсюда видно, что при увеличении температуры холодильника, КПД тепловой машины уменьшится, а значит, уменьшится полезная работа, совершаемая за один цикл.

Тепловая машина работает по циклу Карно. Температуру холодильника тепловой машины повысили, оставив температуру нагревателя прежней. Количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины и работа газа за цикл?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

3) не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

КПД тепловой машины Работа газа за цикл

КПД машины Карно при увеличении температуры холодильника уменьшается.

Работа газа за цикл тоже уменьшается.

Идеальная тепловая машина использует в качестве рабочего тела 1 моль идеального одноатомного газа. Установите соответствие между КПД этой тепловой машины и соотношением между физическими величинами в циклическом процессе. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца.

1) Работа, совершаемая газом, 20 Дж; количество теплоты, полученное газом, 80 Дж.

2) Количество теплоты, отданное газом, 20 Дж; количество теплоты, полученное газом, 100 Дж.

3) Температура холодильника 300 К; температура нагревателя 375 К.

4) Разность температур нагревателя и холодильника 300 К; температура нагревателя 400 К.

КПД, % СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ

ФИЗИЧЕСКИМИ ВЕЛИЧИНАМИ В ЭТОМ

ЦИКЛИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Работу, совершаемую газом можно вычислить по формуле: где — тепло, передаваемое от нагревателя, — коэффициент полезного действия. Следовательно, в случае А) работа совершённая газом равна В случае Б) — Значит, газ отдал количество теплоты, равное

КПД можно вычислить по формуле: где — соответственно температура нагревателя и холодильника. Значит, КПД для пункта 3: то есть 20%. Для случая 4: то есть 75%.

Источник

За один цикл работы идеальный тепловой двигатель карно рабочему телу

В тепловой машине, работающей по циклу Карно, газ за один цикл получает от нагревателя количество теплоты 600 Дж. Температура нагревателя равна 227 °С, температура холодильника равна 27 °С. Определите работу, совершаемую газом за один цикл.

КПД идеальной тепловой машины с нагревателем с температурой и холодильником с температурой равен

Тогда, работа, которую газ совершает за один цикл может быть вычислена по формуле:

Температура нагревателя идеального теплового двигателя, работающего по циклу Карно, равна T1, а коэффициент полезного действия этого двигателя равен За цикл рабочее тело двигателя получает от нагревателя количество теплоты Q1. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) количество теплоты, отдаваемое рабочим телом двигателя холодильнику за цикл

Б) температура холодильника

1)

2)

3)

4)

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ФОРМУЛЫ

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

А. КПД теплового двигателя равно откуда

Б. КПД идеального теплового двигателя равно откуда

Температура нагревателя идеального теплового двигателя Карно 227 °C, а температура холодильника 27 °C. Рабочее тело двигателя совершает за цикл работу, равную 10 кДж. Какое количество теплоты получает рабочее тело от нагревателя за один цикл? Ответ приведите в килоджоулях.

Найдем значения температур нагревателя и холодильника в абсолютной шкале температур:

и

Приравняем две формулы для КПД цикла Карно: отсюда для количества теплоты, которое получает рабочее тело от нагревателя за один цикл, имеем:

Температура нагревателя идеального теплового двигателя Карно равна а температура холодильника равна Рабочее тело получает от нагревателя за один цикл количество теплоты 25 кДж. Какую работу совершает за цикл рабочее тело двигателя? Ответ укажите в килоджоулях с точностью до десятых.

Найдем значения температур нагревателя и холодильника в абсолютной шкале температур:

Приравняем две формулы для КПД цикла Карно: отсюда для работы, которую совершает рабочее тело за один цикл, имеем:

Как у вас получилось 27 Кельвин,если было в Цельсиях ?

Шкала температур Цельсия отличается от абсолютной шкалы температур только началом отсчета, величина градуса в обеих шкалах одинаковая: . Поэтому в решении и написано? может не очень подробно, что температуре соответствует температура .

На рисунке изображён процесс 1-2-3-4-5, проводимый над 1 молем идеального одноатомного газа. Вдоль оси абсцисс отложена абсолютная температура Т газа, а вдоль оси ординат — количество теплоты полученное или отданное газом на соответствующем участке процесса. После прихода в конечную точку 5 весь процесс циклически повторяется с теми же параметрами изменения величин, отложенных на осях. Найдите КПД этого цикла.

Определим вначале тип цикла, изображённого на рисунке.

На участке 1–2 имеем следовательно, это изотермический процесс, при котором рабочее тело (газ) получает количество теплоты

Аналогичным образом, участок 3–4 — это изотермический процесс при котором рабочее тело отдаёт количество теплоты причём На участках 2–3 и 4–5 имеем так что эти участки являются адиабатическими процессами, при которых рабочее тело не обменивается теплотой с окружающей средой.

Таким образом, данный циклический процесс — это цикл идеальной тепловой машины, состоящий из двух изотерм и двух адиабат. Этот цикл проводится, как видно из рисунка, между максимальной температурой и минимальной температурой

КПД такого цикла Карно равен

Таким образом, КПД данного цикла составляет 50 %.

Ответ: КПД цикла равен

Условие этой задачи является полным бредом. Теплота, как и работа не ни являются функциями состояния ни параметрами состояния. Поэтому не может существовать величина «дельта ку» в отличие от «дельта U», «дельта Т» и так далее. Термодинамический процесс это переход из одного состояния в другое. ТЕПЛОТА СОСТОЯНИЕ НЕ ОПРЕДЕЛЯЕТ.

Юрий, Вы абсолютно правы, теплота есть функция процесса, а не функция состояния. Для того чтобы задать состояние идеального газа, как известно, нужно два параметра. Здесь представлена только температура, поэтому через какие именно состояния проходит система мы ответить не можем. Однако данная картинка позволяет вычислить КПД цикла. Единственное, что наверное стоило бы для пущей серьезности добавить в условие, так это слова о том, что процесс идет квазиравновесно.

Так вот, вернемся к КПД. Смотрите, что дает нам этак картинка. Она говорит следующее: тепло передается в систему и забирается из нее только при фиксированной температуре (участки 1-2 и 3-4). Это сразу задает нам две изотермы, по одной мы передаем газу тепло, по другой мы его забираем. При этом объемы и давления, нам, конечно, неизвестны. Мы можем, они, в принципе могут быть любыми, отвечающими данным изотермам. С другой стороны, когда изменяется температура, тепло в систему не передается, то есть у нас получаются адиабаты.

Все. При условии, что состояние газа меняется непрерывно, и той информации, что это цикл (то есть пройдя все точки мы вернулись в исходное состояние, и у нас совпали не только начальные и конечные температуры, но и давления с объемами), нам достаточно данных, чтобы посчитать КПД. В данном случае у нас получился просто цикл Карно.

Какой именно (т. е. каковы минимальный и максимальный объем) — нам неизвестно, но КПД такого цикла зависит только от температуры холодильника и нагревателя. Большего нам и не нужно.

Если бы на графике была бы нарисована произвольная «кривулина», то мы все равно смогли вычислить КПД (опять же, если бы нам сказали, что это цикл, ну и, конечно, «кривулина» должна начинаться и заканчиваться при одной и той же температуре). Для этого есть формула . Там где «кривулина» растет тепло передается системе, там где она убывает — тепло отдается. Вот и все!

Я к тому, что Вы для любого цикла, нарисованного, скажем, на диаграмме , можете нарисовать подобную картинку. Конечно, для разных циклов могут получаться одинаковые картинки (например, все циклы Карно с заданными температурами нагревателя и холодильника дадут одно и тоже), то это только означает, что у них КПД одинаковые. Кстати, для цикла «прямоугольник» я Вам уже рисовал подобную картинку в комментариях к задаче 3676.

Если я не прав, то поправьте меня. Но мое утверждение такое, задача поставлена корректно. Другое дело, что может использование значка не вполне уместно, лучше бы использовать .

Дело не в том каким значком обозначить ту или иную величину. Знак дельта (заглавная) обозначает разность. То есть дельта ку есть ничто иное как разность значений ку в двух состояниях. Но количество тепла не является функцией состояния, то есть определенному состоянию невозможно поставить в однозначное соответствие значение количества тепла. Тогда о какой разности может идти речь. Само выражение дельта ку не имеет смысла.

Меня очень удивило Ваше утверждение: «Для того чтобы задать состояние идеального газа, как известно, нужно два параметра».

Состояние идеального газа определяется не двумя, а четырьмя параметрами: температурой, давлением, объемом и количеством вещества (см. уравнение Клапейрона — Менделеева). А вот для того, чтобы изобразить т/д процесс на плоском чертеже, два из них мы оставляем постоянными и изучаем однозначное соответствие двух остальных.

Теперь, что касается значка дельта (строчная). Так обозначается функционал в отличие от полного дифференциала. Тогда первый закон термодинамики в дифференциальной форме будет выглядеть так: dU=дельта малая умножить на Q — дельта малая умножить на A. В интегральной форме — дельта большое U=Q-A.

По поводу количества теплоты. Я с Вами ни в коем случае не спорю, что количество теплоты не является функцией состояния. Это функция процесса. Это правда, и с этим не поспоришь. Обратите внимание, ни в условии, ни в решении, вообще нигде обратного не утверждается.

Там говорится об энергии, переданной в ходе процесса.

По поводу двух параметров. Я, конечно, подразумевал, что количество газа фиксировано. Тогда действительно остается всего два параметра. Действительно, температура, объем, давление не независимы, а связаны уравнением Клапейрона-Менделеева. Чтобы однозначно определить состояние газа можно взять любые две величины, или даже можно построить какие-нибудь две линейно независимые конструкции.

Источник

Читайте также:  Схема драйвера для биполярного шагового двигателя