Подъёмник с тепловой машиной
5/10Подъёмник грузов приводится в движение с помощью тепловой машины, в которой \(\nu=5\text{ моль}\) одноатомного идеального газа участвуют в цикле \(1-2-3-1\). Зависимость теплоёмкости газа в цикле от температуры представлена на графике к задаче, \(T_0=300\text{ К}\).
Определите, на какую высоту подъёмник медленно переместит груз массой \(M=400\text{ кг}\) за \(N=29\) циклов тепловой машины. Ускорение свободного падения \(g=10\text{ м/с}^2\), универсальная газовая постоянная \(R=8{,}31\text{ Дж/(моль}\cdot\text{К)}\). Считайте, что в каждом цикле половина полезной работы газа преобразуется в полезную работу подъёмника. Ответ приведите в \(\text{м}\) с округлением до целого числа.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаРаботу газа за цикл найдите как площадь цикла в координатах \(P,V\). Далее используйте закон сохранения энергии для подъёма груза.
Ответ\(H=\dfrac{N\nu RT_0}{Mg}=\dfrac{29\cdot5\cdot8{,}31\cdot300}{400\cdot10}\approx90\text{ м}\).
РешениеРабота газа за один цикл \(A_1=2P_0V_0=2\nu RT_0\). По закону сохранения энергии \(0{,}5\,NA_1=N\nu RT_0=MgH\), отсюда \[H=\frac{N\nu RT_0}{Mg}.\]
Похожие задачи
- Цикл гелия в координатах p–ρ МОШ 2010/11, 10 кл.
- Цикл с идеальным газом (интернет) МОШ 2010/11, 11 кл.
- Цикл с идеальным газом (вариант 2) МОШ 2010/11, 11 кл.
- Цикл из изохор и адиабат: подведённое тепло Физтех 2011/12, 11 кл.
- Треугольный цикл на одноатомном газе СПбГУ 2015/16, 11 кл.
- Цикл 1–2–3 в координатах $P$–$V$ «Шаг в будущее» 2016/17, 11 кл.