Как найти КПД цикла, который состоит из: а. двух изохор с объемами V1 и V2 и двух адиабат (цикл Отто), б. двух изобар с давлениями P1 и P2 и двух изотерм с температурами T1 и T2, если рабочее тело — идеальный одноатомный газ?

Физика 10 класс Термодинамика КПД цикла изохоры адиабаты цикл Отто изобары изотермы Идеальный газ одноатомный газ физика 10 класс Новый

Чтобы найти коэффициент полезного действия (КПД) циклов, нам нужно рассмотреть каждый случай отдельно и использовать соответствующие формулы для КПД. Начнем с цикла Отто.

А. Цикл Отто (две изохоры и две адиабаты)

Цикл Отто состоит из следующих процессов:

• Изохорный процесс 1-2: при постоянном объеме V1 газ нагревается от температуры T1 до T2.
• Адиабатный процесс 2-3: газ расширяется, выполняя работу, и температура падает.
• Изохорный процесс 3-4: при постоянном объеме V2 газ охлаждается до начальной температуры T1.
• Адиабатный процесс 4-1: газ сжимается, и температура повышается до T2.

КПД цикла Отто можно выразить через отношение температур:

η = 1 - (T1 / T2)

Также для идеального газа, если мы знаем степень сжатия r (отношение объемов V1 и V2), КПД можно записать как:

η = 1 - (1 / r^(γ-1))

где γ (гамма) - отношение теплоемкостей (Cp/Cv) для одноатомного газа, равное 5/3.

Б. Цикл Карно (две изобары и две изотермы)

Цикл состоит из следующих процессов:

• Изобарный процесс 1-2: газ нагревается при постоянном давлении P1.
• Изотермический процесс 2-3: газ расширяется при постоянной температуре T2.
• Изобарный процесс 3-4: газ охлаждается при постоянном давлении P2.
• Изотермический процесс 4-1: газ сжимается при постоянной температуре T1.

КПД цикла Карно можно выразить через отношение температур:

η = 1 - (T1 / T2)

Где T1 - температура в холодном резервуаре, а T2 - температура в горячем резервуаре. Для одноатомного газа это также будет применимо, поскольку мы рассматриваем идеальный газ.

Таким образом, для обоих циклов мы находим КПД, используя соответствующие формулы, в зависимости от процессов, которые происходят в цикле.