Использование энергии морских волн

Первое устройство, вырабатывающее электричество для бакена за счёт энергии морских волн, было создано в 1964 году. Схема бакена показана на рисунке. Воздух сначала засасывается при опускании поршня через клапан \(K_2\), затем сжимается и впускается в рабочую полость через клапан \(K_1\). Когда поверхность воды опускается, клапан \(K_1\) закрыт, а клапан \(K_2\) открыт. За один раз засасывается \(V_1 = 0{,}233\) м\(^3\) воздуха при давлении \(p_1 = 1{,}0 \cdot 10^5\) Па и температуре \(t_1 = 7\,^\circ\)C.

Когда поверхность воды начинает подниматься, клапан \(K_2\) закрывается, и воздух адиабатически сжимается поршнем до давления \(p_2 = 6{,}0 \cdot 10^5\) Па. После этого открывается клапан \(K_1\), и поршень продолжает двигаться вверх до тех пор, пока весь воздух не будет вытолкнут в рабочую полость. При этом воздух в рабочей полости приводит в движение турбину и генератор, вырабатывающий электричество. После открытия клапана \(K_1\) давление воздуха над поршнем остаётся приблизительно неизменным.

Пренебрегая массой поршня и трением между поршнем и стенкой, определите, какую работу за один цикл совершает вода при подъёме поршня.

Воздух можно считать идеальным двухатомным газом, для которого \(\gamma = C_p/C_V = 7/5\). Универсальная газовая постоянная \(R = 8{,}31\) Дж/(моль\(\cdot\)К).