Номер 1, страница 190 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 5. Законы термодинамики. Параграф 5.12. Максимальный КПД тепловых двигателей - номер 1, страница 190.

Условие.

? 1. Изобразите цикл идеальной тепловой машины и назовите процессы, из которых он состоит.

Решение.

Идеальная тепловая машина — это теоретическая модель двигателя, работающего по наиболее эффективному термодинамическому циклу, который называется циклом Карно. Этот цикл является обратимым и состоит из четырех процессов, совершаемых с идеальным газом в качестве рабочего тела.

Графически цикл Карно изображается на диаграмме в координатах P–V (давление–объем) следующим образом:

Цикл идеальной тепловой машины состоит из следующих четырех обратимых процессов:

1. Изотермическое расширение (участок 1→2)
Рабочее тело (идеальный газ) приводится в тепловой контакт с нагревателем, имеющим постоянную высокую температуру $T_H$. Газ расширяется, получая от нагревателя количество теплоты $Q_H$ и совершая работу. Температура газа при этом не изменяется.

2. Адиабатное расширение (участок 2→3)
Рабочее тело теплоизолируется от внешней среды. Газ продолжает расширяться, совершая работу за счет своей внутренней энергии. Теплообмен отсутствует ($Q=0$), поэтому температура газа падает от $T_H$ до температуры холодильника $T_C$.

3. Изотермическое сжатие (участок 3→4)
Рабочее тело приводится в тепловой контакт с холодильником, имеющим постоянную низкую температуру $T_C$. Газ сжимают, при этом он отдает холодильнику количество теплоты $Q_C$. Над газом совершается работа, а его температура остается постоянной.

4. Адиабатное сжатие (участок 4→1)
Рабочее тело снова теплоизолируется. Газ сжимают до первоначального состояния, совершая над ним работу. Теплообмен отсутствует ($Q=0$), и температура газа повышается от $T_C$ до исходной температуры $T_H$.

Ответ: Цикл идеальной тепловой машины (цикл Карно) состоит из двух изотермических и двух адиабатных процессов: изотермическое расширение при температуре нагревателя, адиабатное расширение, изотермическое сжатие при температуре холодильника и адиабатное сжатие, возвращающее систему в исходное состояние.