КПД равен отношению работы газа к количеству теплоты от нагревателя, которое он получил за весь процесс:
○ η = Аг / Qн
• работа газа складывается из всех участков на диаграмме:
○ Аг = A12 + A23 + A31
• работу на процессе 1-2 найдем как площадь трапеции:
○ A12 = (P0 + 3P0)/2 * (3V0 - V0) = 4 P0V0
• работу на процессе 2-3 ищем аналогично:
○ А23 = 2P0 * (-V0) = -2 P0V0
• работу на процессе 3-1 ищем через площадь прямоугольника:
○ A31 = - P0V0
• соответственно, работа газа за цикл равна Аг = P0V0
• чтобы найти количество теплоты от нагревателя, нам нужно, во-первых, понять, на каких участках газ получает тепло
• газ получает тепло на участках 1-2 и 2-3 (на нем хоть и отрицательная работа, приращение внутренней энергии больше). таким образом:
○ Qн = Q12 + Q23
• количество теплоты в обоих процессах ищем по 1 закону термодинамики
○ Q12 = A12 + ΔU12 = 4 P0V0 + 1.5*ΔPΔV = 6 P0V0
○ Q23 = A23 + ΔU23 = - 2P0V0 + 1.5*ΔPΔV = P0V0
• следовательно, Qн = 7 P0V0
• и тогда КПД равен n = 1/7 ≈ 0.142 или 14.2%
1) выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме погруженного под воду тела Fa=p(ж)Vтпв g, где p(ж) - потность жидкости,Vтпв - объем тела под водой, g = 10 Н/кг, Vтпв= 0,04м3 х 3/4= 0,03 м3,
Fa=1000 кг/м3 х 0,03 м3 х 10 Н/кг = 300 Н
2) Чтобы вытащить из воды ведро, необходимо приложить силу, равную равнодействующей сил тяжести и архимедовой, так как эти силы направлены в противоположные стороны. F= Fтяж-Fa; Fтяж= mg,где m - масса тела, g = 10Н/кг; Fa=p(ж)Vт g, где p(ж) - потность жидкости,Vт - объем тела (берем весь объем, потому что все тело погружено под воду), g = 10 Н/кг
F= Fтяж-Fa=15кг х 10Н/кг - 1000кг/м3 х 0,01м3 х 10Н/кг= 150Н-100Н=50Н
3) Плавать может тело лишь в том случае, если архимедова сила и сила тяжести равны, если cила тяжести больше архимедовой силы, то тело утонет, если меньше, то всплывет. Сравним эти две силы.
Fтяж= mg,где m - масса тела, g = 10Н/кг; архимедова сила равна весу жидкости в объеме погруженного в жидкость тела; зная массу вытесненной жидкости, легко вычислить ее вес : Fa=Р(ж)=m(ж) g, где
Р(ж) - вес жидкости, m(ж)- масса жидкости, g = 10Н/кг
Fтяж=3кг х10Н/кг = 30Н; Fa=2,5 кг х 10Н/кг=25Н,
сила тяжести больше архимедовой силы, следовательно тело утонет
4) Найдем грузоподъемность плота( Ргруза - вес груза, который может выдкржать плот и не утонуть) грузоподъмность равна разности архимедовой силы и силы тяжести плота Ргруза= Fa- Fтяж; Fтяж= mg,где m - масса тела, g = 10Н/кг; m=p(т)Vт, где p(т) - плотность тела ( сосна сухая =400 кг/м3), Vт - объем тела ;Fa=p(ж)Vт g, где p(ж) - потность жидкости,Vт - объем тела , g = 10 Н/кг; Vт=2м х 0,2м х 0,1м х 10 брусьев=0,4 м3
Fтяж=p(т)Vтg= 400 кг/м3 х 0,4м3 х 10Н/кг = 1600 Н
Fa=1000 кг/м3 х 0,4м3 х 10Н/кг= 4000 Н
Ргруза=4000 Н- 1600 Н=2400Н,
по весу груза, который может выдержать плот вычислим массу этого груза m(груза)=Ргруза : g= 2400 Н : 10Н/кг=240 кг - может перевезти плот за один раз, следовательно 800 кг можно перевезти лишь в несколько этапов.
