Главная >> Физика. 10 класс. Часть 2. Генденштейн

 

 

 

 

§ 47. Применение первого закона термодинамики к газовым процессам

Циклические процессы

Циклические газовые процессы состоят из нескольких этапов, причём конечное состояние газа совпадает с начальным. Обычно рассматриваются случаи, когда этапами циклического процесса являются изопроцессы и адиабатный процесс.

Вопросы при этом ставятся, например, такие.

  • На каких этапах процесса газ получает тепло, а на каких — отдаёт?
  • Чему равно полученное газом или отданное им количество теплоты?
  • Чему равно изменение внутренней энергии газа на различных этапах процесса?
  • Чему равна работа газа за один цикл?
  • Чему равен КПД цикла?

Для простейшего циклического процесса, состоящего из двух изохор и двух изобар, мы уже нашли ответы на эти вопросы (см. § 43). Рассмотрим теперь более сложный цикл.

На рисунке 47.4 изображён график циклического процесса, происходящего с некоторой массой одноатомного идеального газа.

    Рис. 47.4

Известно, что при изобарном расширении газ совершает работу А, а при изотермическом сжатии отдаёт холодильнику количество теплоты Qхол. Требуется найти КПД цикла.

Проанализируем сначала этот циклический процесс качественно. По определению КПД цикла равен отношению работы, совершённой газом за один цикл, к количеству теплоты, переданному газу за этот цикл.

Работа, совершённая газом за один цикл, равна разности работы, совершённой газом при его расширении, и работы, совершённой над газом при его сжатии.

13. На каких этапах процесса газ совершает работу, а на каких этапах работу совершают над газом?

14. На каких этапах процесса газ получает тепло?

Перейдём теперь к количественному описанию. Заметим, что в подобных задачах как работу газа, так и количество теплоты удобно выражать через число молей газа и значения абсолютной температуры газа в различных состояниях газа, даже если эти значения не заданы (в таком случае они сократятся, если найдено правильное решение).

Обозначим T1, Т2 и Т3 значения абсолютной температуры соответственно в состояниях 1, 2, 3. Поскольку процесс 3—1 изотермический, Т1 = Т3.

Окончание >>>

 

 

Рейтинг@Mail.ru