2. Исследование цикла Карно.

Компьютерная модель для моля одноатомного идеального газа, которая используется в работе, позволяет исследовать цикл Карно. Она представляет собой газ в цилиндре с перемещающимся поршнем. Температура нагревателя T₁ и холодильника T₂ устанавливается с помощью двух термометров.

Контрольное задание 1.

Теперь вы должны выполнить указанный преподавателем вариант кон­трольного задания 1. Полученные результаты необходимо занести в лабо­раторную тетрадь.

Вариант 1. Газ, совершающий цикл Карно, 2/3 теплоты Q₁, полученной от на­гревателя, отдает холодильнику. Температура холодильника T₂ = 280 K. Вычислить к.п.д. цикла  и определить с помощью модели температуру T₁ нагревателя.

Вариант 2. Газ совершает цикл Карно. Температура холодильника T₂ = 290 K. Во сколько увеличится к.п.д. цикла , если температура нагревателя по­высится от T₁ = 400 K до T₁ = 600 K.

Вариант 3. Газ совершает цикл Карно. Абсолютная температура T₁ нагревателя в два раза выше, чем температура T₂ холодильника. Нагреватель передал газу теплоту Q₁ = 40 кДж. Определить с помощью компьютерной модели к.п.д. цикла и вычислить работу A, совершаемую газом.

Вариант 4. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя T₁ = 500 K, температура холодильника T₂ = 300 K, работа, произведенная га­зом A = 40 кДж. Определить с помощью модели к.п.д. цикла , а также вычислить теплоту Q₂, которую газ отдает холодильнику при изотермиче­ском сжатии.

Вариант 5. Газ совершает цикл Карно. Абсолютная температура T₁ нагревателя в полтора раза выше абсолютной температуры T₂ холодильника. Опреде­лить с помощью компьютерной модели к.п.д. цикла и вычислить долю Q₂/Q₁ теплоты Q₁, получаемой за один цикл от нагревателя, которую газ отдает холодильнику.

Вариант 6. Газ, совершающий цикл Карно, за счет теплоты Q₁ = 30 кДж, полу­ченной от нагревателя, совершает работу A = 12 кДж. Вычислить к.п.д.  этого цикла и определить с помощью модели, во сколько раз абсолютная температура T₁ нагревателя больше абсолютной температуры T₂ холо­дильника.

Вариант 7. Наименьший объем моля газа, совершающего цикл Карно, V₁ = 10 л, а наибольший V₃ = 40 л. Объем газа в конце изотермического расшире­ния V₂ = 20 л, а в конце изотермического сжатия V₄ = 18 л. Определить с помощью компьютерной модели к.п.д. цикла  и температуры нагревателя T₁ и холодильника T₂.

Вариант 8. Моль газа совершает цикл Карно. Объемы газа в конце изотермиче­ского расширения V₂ = 30 л, а в конце адиабатического расширения V₃ = 40 л. Определить с помощью компьютерной модели к.п.д. цикла  и тем­пературы нагревателя T₁ и холодильника T₂.

Вариант 9. В ходе цикла Карно рабочее вещество получает от нагревателя коли­чество теплоты Q₁ = 50 кДж. Температуры нагревателя и холодильника равны соответственно T₁ = 450 K и T₂ = 270 K. Найти с помощью ком­пьютерной модели к.п.д. цикла и вычислить работу A, совершаемую ра­бочим веществом за цикл.

Вариант 10. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, получает за каждый цикл от нагревателя Q₁ = 20 кДж. Температура нагревателя T₁ = 560 K, температура холодильника T₂ = 310 K. Найти с помощью ком­пьютерной модели к.п.д. цикла  и вычислить работу A, совершаемую машиной за один цикл, и количество тепла Q₂, отдаваемого холодильнику за один цикл.

Вариант 11. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совер­шает за один цикл работу A = 42 кДж. Температура нагревателя T₁ = 600 K, температура холодильника T₂ = 350 K.

Найти:

1) к.п.д.  машины;

2) количество тепла Q₁, получаемого машиной за один цикл от нагре­вателя;

3) количество тепла Q₂, отдаваемого за один цикл холодильнику.

Вариант 12. Моль газа совершает цикл Карно. Объемы газа в конце изотермиче­ского расширения V₂ = 25 л, а в конце адиабатического расширения V₃ = 40 л. Определить с помощью компьютерной модели к.п.д. цикла  и тем­пературы нагревателя T₁ и холодильника T₂.

Контрольное задание 2

Теперь вы должны выполнить указанный преподавателем вариант кон­трольного задания 2. Полученные результаты необходимо занести в лабо­раторную тетрадь.