2015-10-28
Моль гелия совершает работу величиной $A$ в замкнутом цикле (см. рис.), состоящем из адиабаты 1-2, изотермы 2-3, изобары 3-1. Найти величину работы, совершенной в изотермическом процессе, если разность максимальной и минимальной температуры газа в цикле равна $\Delta T$ градусов.
Решение:
Пусть температура гелия на диаграмме $P,V$ в точке 1 равна $T_{1}$. Так как точки 2 и 3 лежат на изотерме, то $T_{2} = T_{3}$. Точка 1 лежит выше точек 2 и 3. Следовательно $\Delta T = T_{1} – T_{2}$. Запишем уравнение первого начала термодинамики для адиабатического процесса 1-2:
$0 = A_{12} – C_{v} \Delta T$.(1)
Соответствующее уравнение для изотермы (участок 2—3):
$Q_{23} = A_{23}$. (2)
Наконец для изобары 3-1 имеем:
$R \Delta T = A_{31}$.
В силу того, что работа газа в замкнутом цикле 1-2-3-1 равна $A = A_{12} + A_{23} + A_{31}$, из уравнений (1), (2), (3) получим:
$A_{23} = A – 5/2 R \Delta T$.