Задачи и вопросы на цикл Карно
Затрагивая тему тепловых двигателей, невозможно оставить в стороне цикл Карно – пожалуй, самый знаменитый цикл работы тепловой машины в физике. Приведем дополнительно несколько задач и вопросов на цикл Карно с решением.
Задача на цикл Карно №1
Условие
Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 73,5 кДж. Температура нагревателя t1 =100° С, температура холодильника t2 = 0° С. Найти КПД цикла, количество теплоты, получаемое машиной за один цикл от нагревателя, и количество теплоты, отдаваемое за один цикл холодильнику.
Решение
Рассчитаем КПД цикла:
С другой стороны, чтобы найти количество теплоты, получаемое машиной, используем соотношение:
Количество теплоты, отданное холодильнику, будет равно разности общего количества теплоты и полезной работы:
Ответ: 0,36; 204,1 кДж; 130,6 кДж.
Задача на цикл Карно №2
Условие
Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А=2,94 кДж и отдает за один цикл холодильнику количество теплоты Q2=13,4 кДж. Найти КПД цикла.
Решение
Формула для КПД цикла Карно:
Здесь A – совершенная работа, а Q1 – количество теплоты, которое понадобилось, чтобы ее совершить. Количество теплоты, которое идеальная машина отдает холодильнику, равно разности двух этих величин. Зная это, найдем:
Ответ: 17%.
Задача на цикл Карно №3
Условие
Изобразите цикл Карно на диаграмме и опишите его
Решение
Цикл Карно на диаграмме PV выглядит следующим образом:
- 1-2. Изотермическое расширение, рабочее тело получает от нагревателя количество теплоты q1;
- 2-3. Адиабатическое расширение, тепло не подводится;
- 3-4. Изотермическое сжатие, в ходе которого тепло передается холодильнику;
- 4-1. Адиабатическое сжатие.
Ответ: см. выше.
Вопрос на цикл Карно №1
Сформулируйте первую теорему Карно
Ответ. Первая теорема Карно гласит: КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, зависит только от температур нагревателя и холодильника, но не зависит ни от устройства машины, ни от вида или свойств её рабочего тела.
Вопрос на цикл Карно №2
Может ли коэффициент полезного действия в цикле Карно быть равным 100%?
Ответ. Нет. КПД цикла карно будет равен 100% только в случае, если температура холодильника будет равна абсолютному нулю, а это невозможно.
Задачи по физике на КПД теплового двигателя
Задача на вычисление КПД теплового двигателя №1
Условие
Вода массой 175 г подогревается на спиртовке. Пока вода нагрелась от t1=15 до t2=75 градусов Цельсия, масса спиртовки уменьшилась с 163 до 157 г Вычислите КПД установки.
Решение
Коэффициент полезного действия можно вычислить как отношение полезной работы и полного количества теплоты, выделенного спиртовкой:
Полезная работа в данном случае – это эквивалент количества теплоты, которое пошло исключительно на нагрев. Его можно вычислить по известной формуле:
Полное количество теплоты вычисляем, зная массу сгоревшего спирта и его удельную теплоту сгорания.
Подставляем значения и вычисляем:
Ответ: 27%
Задача на вычисление КПД теплового двигателя №2
Условие
Старый двигатель совершил работу 220,8 МДж, при этом израсходовав 16 килограмм бензина. Вычислите КПД двигателя.
Решение
Найдем общее количество теплоты, которое произвел двигатель:
Теперь можно рассчитать КПД:
Или, умножая на 100, получаем значение КПД в процентах:
Ответ: 30%.
Задача на вычисление КПД теплового двигателя №3
Условие
Тепловая машина работает по циклу Карно, при этом 80% теплоты, полученной от нагревателя, передается холодильнику. За один цикл рабочее тело получает от нагревателя 6,3 Дж теплоты. Найдите работу и КПД цикла.
Решение
КПД идеальной тепловой машины:
По условию:
Вычислим сначала работу, а затем КПД:
Ответ: 20%; 1,26 Дж.
Задача на вычисление КПД теплового двигателя №4
Условие
На диаграмме изображен цикл дизельного двигателя, состоящий из адиабат 1–2 и 3–4, изобары 2–3 и изохоры 4–1. Температуры газа в точках 1, 2, 3, 4 равны T1 , T2 , T3 , T4 соответственно. Найдите КПД цикла.
Решение
Проанализируем цикл, а КПД будем вычислять через подведенное и отведенное количество теплоты. На адиабатах тепло не подводится и не отводится. На изобаре 2 – 3 тепло подводится, объем растет и, соответственно, растет температура. На изохоре 4 – 1 тепло отводится, а давление и температура падают.
Аналогично:
Получим результат:
Ответ: См. выше.
Задача на вычисление КПД теплового двигателя №5
Условие
Тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 2,94 кДж и отдаёт за один цикл охладителю количество теплоты Q2 = 13,4 кДж. Найдите КПД цикла.
Решение
Запишем формулу для КПД:
Отсюда:
Ответ: 18%
ЧЕМ ПОМОЖЕТ РЕШЕБНИК
Тщательно прописанные и предельно понятные онлайн-ответы имеются абсолютно ко всем номерам упражнений учебного издания. С их помощью ученик сможет проверить правильное выполнение работы заданной на дом, а также:
- своевременно подготовиться к текущему уроку;
- разобрать и понять особо сложный материал;
- повторить изученные темы.
Систематическое использование решебника позволит подтянуть оценки и успеваемость в самые кратчайшие сроки при этом экономя свои время и силы. При этом не стоит слишком увлекаться готовыми ответами, ведь главной целью сборника является дать понятие о процессе решения, а не предоставить возможность списать упражнение.
7 класс
Взаимодействие тел
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
Давление твердых тел, жидкостей и газов
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
Задания из учебника
с.1с.2с.3с.4с.5с.6с.7с.8с.9с.10с.11с.12с.13с.14с.15с.16с.17с.18с.19с.20с.21с.22с.23с.24с.25с.26с.27с.28с.29с.30с.31с.32с.33с.34с.35с.36с.37с.38с.39с.40с.41с.42с.43с.44с.45с.46с.47с.48с.49с.50с.51с.52с.53с.54с.55с.56с.57с.58с.59с.60с.61с.62с.63с.64с.65с.66с.67с.68с.69с.70с.71с.72с.73с.74с.75с.76с.77с.78с.79с.80с.81с.82с.83с.84с.85с.86с.87с.88с.89с.90с.91с.92с.93с.94с.95с.96с.97с.98с.99с.100с.101с.102с.103с.104с.105с.106с.107с.108с.109с.110с.111с.112с.113с.114с.115с.116с.117с.118с.119с.120с.121с.122с.123с.124с.125с.126с.127с.128с.129с.130с.131с.132с.133с.134с.135с.136с.137с.138с.139с.140с.141с.142с.143с.144с.145с.146с.147с.148с.149с.150с.151с.152с.153с.154с.155с.156с.157с.158с.159с.160с.161с.162с.163с.164с.165с.166с.167с.168с.169с.170с.171с.172с.173с.174с.175с.176с.177с.178с.179с.180с.181с.182с.183с.184с.185с.186с.187с.188с.189с.190с.191с.192с.193с.194с.195с.196с.197с.198с.199с.200с.201с.202с.203с.204с.205с.206с.207с.208с.209с.210с.211с.212с.213с.214с.215с.216с.217с.218с.219с.220с.221с.222с.223с.224с.225с.226с.227с.228с.229с.230с.231с.232с.233с.234с.235с.236с.237с.238с.239с.240с.241с.242с.243с.244с.245с.246с.247с.248с.249с.250с.251с.252с.253с.254с.255с.256с.257с.258с.259с.260с.261с.262с.263с.264с.265с.266с.267с.268с.269с.270с.271с.272с.273с.274с.275с.276с.277с.278с.279с.280с.281с.282с.283с.284с.285с.286с.287с.288с.289с.290с.291с.292с.293с.294с.295с.296с.297с.298с.299с.300с.301с.302с.303с.304с.305с.306с.307с.308с.309с.310с.311с.312с.313с.314с.315с.316с.317с.318с.319с.320с.321с.322с.323с.324с.325с.326с.327с.328с.329с.330с.331с.332с.333с.334с.335с.336с.337с.338с.339с.340с.341с.342с.343с.344с.345с.346с.347с.348с.349с.350с.351с.352с.353с.354с.355с.356с.357с.358с.359с.360с.361с.362с.363с.364с.365с.366с.367с.368с.369с.370с.371с.372с.373с.374с.375с.376с.377с.378с.379с.380с.381с.382с.383с.384с.385с.386с.387с.388с.389с.390с.391с.392с.393с.394с.395с.396с.397с.398с.399с.400с.401с.402с.403с.404с.405с.406с.407с.408с.409с.410с.411с.412с.413с.414с.415с.416с.417с.418с.419с.420с.421с.422с.423с.424с.425с.426с.427с.428с.429с.430с.431с.432с.433с.434с.435с.436с.437с.438с.439с.440с.441с.442с.443с.444с.445с.446с.447с.448с.449с.450с.451с.452с.453с.454с.455с.456с.457с.458с.459с.460с.461с.462с.463с.464с.465с.466с.467с.468с.469с.470с.471с.472с.473с.474с.475с.476с.477с.478с.479с.480с.481с.482с.483с.484с.485с.486с.487с.488с.489с.490с.491с.492с.493с.494с.495с.496с.497с.498с.499с.500с.501с.502с.503с.504с.505с.506с.507с.508с.509с.510с.511с.512с.513с.514с.515с.516с.517с.518с.519с.520с.521с.522с.523с.524с.525с.526с.527с.528с.529с.530с.531с.532с.533с.534с.535с.536с.537с.538с.539с.540с.541с.542с.543с.544с.545с.546с.547с.548с.549с.550с.551с.552с.553с.554с.555с.556с.557с.558с.559с.560с.561с.562с.563с.564с.565с.566с.567с.568с.569с.570с.571с.572с.573с.574с.575с.576с.577с.578с.579с.580с.581с.582с.583с.584с.585с.586с.587с.588с.589с.590с.591с.592с.593с.594с.595с.596с.597с.598с.599с.600с.601с.602с.603с.604с.605с.606с.607с.608с.609с.610с.611с.612с.613с.614с.615с.616с.617с.618с.619с.620с.621с.622с.623с.624с.625с.626с.627с.628с.629с.630с.631с.632с.633с.634с.635с.636с.637с.638с.639с.640с.641с.642с.643с.644с.645с.646с.647с.648с.649с.650с.651с.652с.653с.654с.655с.656с.657с.658с.659с.660с.661с.662с.663с.664с.665с.666с.667с.668с.669с.670с.671с.672с.673с.674
8 класс
Тепловые явления
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
855
856
857
858
859
860
861
862
863
864
865
866
867
868
869
870
871
872
873
874
875
876
877
878
879
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898
899
900
901
902
903
904
905
906
907
908
909
910
911
912
913
914
915
916
917
918
919
920
921
922
923
924
925
926
927
928
929
930
931
932
933
934
935
936
937
938