Задача по термодинамическим процессам, буду благодарен всем кто поможет В цилиндре находится воздух при давлении 5 бар и температуре 400 °С. От воздуха отнимается тепло при постоянном давлении таким образом, что в конце процесса устанавливается температура 0 °С. Объем цилиндра, в котором находится воздух, равен 400 л. Определить количество отнятого тепла, конечный объем, изменение внутренней энергии и совершенную работу сжатия. Зависимость теплоемкости от температуры считать нелинейной.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи используем первый закон термодинамики:
$$\Delta U = Q - W,$$ где $\Delta U$ - изменение внутренней энергии, $Q$ - количество отнятого тепла, $W$ - совершенная работа.

Используем также формулу для работы при постоянном давлении:
$$W = P\Delta V = P(V_f - V_i),$$ где $P$ - давление, $\Delta V$ - изменение объема, $V_f$ - конечный объем, $V_i$ - начальный объем.

Для расчета количества отнятого тепла воспользуемся формулой:
$$Q = C_p(T_f - T_i),$$ где $C_p$ - теплоемкость при постоянном давлении, $T_f$ - конечная температура, $T_i$ - начальная температура.

Так как теплоемкость зависит от температуры, для решения задачи нужно использовать теплоемкость в интервалах изменения температуры и проинтегрировать ее. Данную задачу можно разбить на части, например на 4 интервала температур: 400-300 °С, 300-200 °С, 200-100 °С, 100-0 °С.

Для каждого интервала находим количество отнятого тепла, совершенную работу, изменение внутренней энергии. Таким образом получим общее количество отнятого тепла, конечный объем, изменение внутренней энергии и совершенную работу сжатия.