2020-05-14
Один моль одноатомного газа расширяется в изотермическом процессе 1-2, совершая работу $A_{12}$. Затем газ охлаждается в изобарическом процессе 2-3 и, наконец, в адиабатическом процессе 3-1 возвращается в исходное состояние (рис.). Какую работу совершил газ в замкнутом цикле, если разность максимальной и минимальной температур в нем составила $\Delta T$?
Решение:
Максимальная и минимальная температуры газа в цикле достигаются в адиабатическом процессе, так что $\Delta T = T_{1} - T_{3}$. В адиабатическом процессе тепло к газу не подводится и не отводится от него, поэтому работа в цикле равна разности подведенного количества теплоты $Q_{12}$ и отведенного $Q_{23}$. В изотермическом процессе подведенное количество теплоты равно совершенной газом работе:
$Q_{12} = A_{12}$,
в изобарическом процессе отведенное количество теплоты составляет
$Q_{23} = (C_{V} + R)(T_{2} - T_{3}) = (C_{V} + R) \Delta T$.
Итак, работа в цикле равна
$A = A_{12} - (C_{V} +R) \Delta T = A_{12} - \frac{5}{2}R \Delta T$.
Этот же результат можно получить, подсчитав алгебраическую сумму работ газа на всех трех участках цикла.