МКТ — Задание 23 ЕГЭ по физике №00002776
МКТ
№2. Задание 23
ID: 00002776
Чему равен КПД цикла, проводимого с идеальным одноатомным газом? Ответ приведите в процентах, округлить до целых.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
одноатомный идеальный газ, цикл $1\!-\!2\!-\!3$ (по часовой стрелке) в координатах $p\text{–}V$
точка 1: $(V_0,\ p_0)$; точка 2: $(4V_0,\ 2p_0)$; точка 3: $(4V_0,\ p_0)$
Найти:
$\eta$ — КПД цикла — ?
Решение:
Работа за цикл равна площади треугольника $1\!-\!2\!-\!3$ в осях $p\text{–}V$:
$$A = \frac{1}{2}\,(4V_0 - V_0)(2p_0 - p_0) = \frac{3}{2}\,p_0 V_0.$$
Теплоту газ получает только на участке $1\to 2$ (давление и объём растут). Используя $pV = \nu R T$ и для одноатомного газа $\Delta U = \dfrac{3}{2}\Delta(pV)$, $A_{12} = \dfrac{p_0 + 2p_0}{2}(4V_0 - V_0)$:
$$\Delta U_{12} = \frac{3}{2}\bigl(2p_0\cdot 4V_0 - p_0 V_0\bigr) = \frac{21}{2}\,p_0 V_0, \qquad A_{12} = \frac{9}{2}\,p_0 V_0.$$
$$Q_\text{нагр} = \Delta U_{12} + A_{12} = \frac{21}{2}p_0 V_0 + \frac{9}{2}p_0 V_0 = 15\,p_0 V_0.$$
На участках $2\to 3$ и $3\to 1$ газ теплоту отдаёт, в нагреватель они не входят. КПД:
$$\eta = \frac{A}{Q_\text{нагр}} = \frac{\tfrac{3}{2}p_0 V_0}{15\,p_0 V_0} = \frac{1}{10} = 10\%.$$
Ответ
10
Видеоразбор
Другие задания по теме «МКТ» (8)
- Задание 23 №00043161 — Каково давление p гелия, у которого при плотности 0,12 кг/м в кубе…
- Задание 23 №00043160 — Какова среднеквадратичная скорость хаотического теплового движения молекул…
- Задание 23 №00043159 — Во время опыта объём сосуда с разреженным неоном не менялся, и неон перешёл из…
- Задание 23 №00043158 — Во время опыта объём сосуда с разреженным гелием не менялся, и гелий перешёл из…
- Задание 23 №00026793 — В открытый контейнер объёмом 50 мл поместили 1 г изотопа полония-210. Затем…
- Задание 23 №00026514 — Во время опыта объём сосуда с разреженным газом увеличился в 6 раз, и газ…
- Задание 23 №00026513 — Во время опыта объём сосуда с разреженным аргоном не менялся, и аргон перешёл…
- Задание 23 №00026506 — В запаянной с одного конца длинной горизонтальной стеклянной трубке постоянного…