Калда, термодинамика: задача 68

[EstOpen-2010] Жидкостный ракетный двигатель схематически изображён на рисунке ниже. Продукты сгорания образуются внутри камеры сгорания при высоких давлении и температуре и расширяются адиабатически, покидая камеру через сопло. Если сопло сконструировано правильно (диаметр горловины должен соответствовать скорости горения), выхлопные газы продолжают адиабатически расширяться и после прохождения горловины, вплоть до выхода из сопла. В результате бо́льшая часть тепловой энергии превращается в кинетическую энергию выхлопных газов на выходе из сопла. Температура выхлопных газов внутри камеры сгорания равна \(T_0\); на выходе площадь поперечного сечения сопла равна \(S\), температура выхлопных газов равна \(T_1\), а давление равно \(p_1\). Найдите силу тяги \(F\), считая, что \(T_0 \gg T_1\), влиянием атмосферного давления на тягу можно пренебречь, а кинетическая энергия газов внутри камеры сгорания пренебрежимо мала (по сравнению с тепловой энергией). Теплоёмкость одного моля выхлопных газов при постоянном объёме равна \(c_V = \frac{5}{2}R\), где \(R\) — универсальная газовая постоянная.