Термодинамика в школьной лаборатории
В школьной лаборатории изучают газ и модель тепловой машины. В цилиндре под подвижным поршнем находится моль гелия. Считайте гелий идеальным одноатомным газом. Трением и теплоёмкостью цилиндра пренебрегайте. Внутренняя энергия такого газа , уравнение состояния , Дж/(моль·К).
Опыт 1. Газ медленно нагревают при постоянном давлении 200 кПа. Его объём увеличивается от 0,010 м³ до 0,025 м³.
Опыт 2. Затем газ расширяется адиабатно, то есть без теплообмена с окружающей средой, и совершает работу 1245 Дж.
Опыт 3. Исследуют модель тепловой машины. За один цикл рабочее тело получает от нагревателя 2000 Дж теплоты и совершает работу 500 Дж, остальную теплоту отдаёт холодильнику. Температура нагревателя 500 К, температура холодильника 300 К. Наибольший возможный КПД машины, работающей между этими температурами, равен .
Чему равен КПД тепловой машины в опыте 3?
Показать ответ и разборСкрыть ответ и разбор
Верный ответ
- D25 %
Разбор
КПД равен отношению полезной работы к теплоте, полученной от нагревателя: . Значение «75 %» — это доля теплоты, отданной холодильнику. Значение «33 %» получается, если разделить работу на теплоту, отданную холодильнику (1500 Дж). Значение «40 %» — максимально возможный КПД при данных температурах, а не КПД этой машины.