Ромб
6/10Циклический процесс, совершаемый над идеальным газом, на \((p, V)\) плоскости представляет собой ромб (см. качественный рисунок). Вершины (1) и (3) лежат на одной изобаре, а вершины (2) и (4) — на одной изохоре. За цикл газ совершил работу \(A\).

Насколько отличается количество теплоты \(Q_{12}\), подведённой к газу на участке 1–2, от количества теплоты \(|Q_{34}|\), отведённой от газа на участке 3–4?
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаСравните изменения температуры (и внутренней энергии) на участках 1–2 и 3–4, а затем работы газа на этих участках, которые отличаются на величину, связанную с площадью ромба.
Ответ\(Q_{12} - |Q_{34}| = \dfrac{A}{2}\): количество теплоты, подведённое на участке 1–2, больше отведённого на участке 3–4 на \(A/2\).
РешениеКоличество теплоты, подведённое к газу на участке 1–2, \(Q_{12} = \Delta U_{12} + A_{12}\); на участке 3–4 \(Q_{34} = \Delta U_{34} + A_{34}\).
Пусть давление в точках 1 и 3 равно \(p_0\), а объём в точках 2 и 4 равен \(V_0\). Из уравнения состояния \(pV = \nu RT\) для точек 1, 2 и для точек 3, 4 получаем, что изменения температуры на участках 1–2 и 3–4 одинаковы: \(T_3 - T_4 = T_2 - T_1\). Поэтому изменения внутренней энергии по модулю равны: \(|\Delta U_{12}| = |\Delta U_{34}|\).
Работа \(A_{12}\) больше работы, совершённой над газом на участке 3–4 (\(|A_{34}|\)), на величину \(A/2\). Следовательно, количество теплоты, подведённой к газу на участке 1–2, больше количества теплоты, отведённой от газа на участке 3–4, на \(A/2\): \[Q_{12} - |Q_{34}| = \frac{A}{2}.\]
Похожие задачи
- Цикл с адиабатой, изотермой и изохорой Физтех 2006/07, 11 кл.
- Цикл гелия с линейным участком Физтех 2007/08, 11 кл.
- КПД цикла с линейными участками МОШ 2009/10, 11 кл.
- Цикл с одноатомным газом МОШ 2010/11, 10 кл.
- Цикл с изотермой МОШ 2011/12, 11 кл.
- КПД цикла из изохор и адиабат МОШ 2011/12, 11 кл.