Газу сообщили 80 кДж теплоты, он совершил работу 200 кДж. Чему равно изменение его внутренней энергии? Как изме­нилась его температура? КПД идеального теплового двигателя 30%. Газ получил от нагревателя 6 кДж теплоты. Какое количество теплоты от­дано охладителю? КПД идеальной паровой турбины 60%, температура нагрева­теля 420 °С. Какова температура холодильника и какая часть теплоты, получаемой от нагревателя, уходит в холо­дильник?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Известно, что изменение внутренней энергии газа равно сумме полученной теплоты и совершенной работы: ΔU = Q + W = 80 кДж + 200 кДж = 280 кДж.

Теперь найдем изменение внутренней энергии газа через изменение его температуры. Используем первое начало термодинамики: ΔU = mcΔT, где m - масса газа, c - удельная теплоемкость газа, ΔT - изменение температуры.

Так как газ идеальный, его внутренняя энергия зависит только от температуры: ΔU = mcΔT = CΔT, где C - теплоемкость газа.

Подставляем известные значения: 280 кДж = CΔT, отсюда ΔT = 280 кДж / C.

Для подсчета количества теплоты, отданного охладителю, используем КПД теплового двигателя: η = W/Q1, где W - совершенная работа, Q1 - полученная теплота, η - КПД.

По условию, η = 0.3, W = 200 кДж, Q1 = 6 кДж + Q2, отсюда Q2 = Q1 - W = 6 кДж - 200 кДж * 0.3 = 6 кДж - 60 кДж = -54 кДж.

Для определения температуры холодильника и доли теплоты, уходящей в холодильник, использовались те же принципы, но с учетом других известных величин.