Darmowe konto pozwoli wrócić do niego później.
Informacja do zadań 6.1.–6.3.
Silnik cieplny to urządzenie działające cyklicznie, które w wyniku wymiany ciepła z otoczeniem wykonuje pracę. Załóżmy, że T₁ jest temperaturą źródła ciepła, z którego silnik pobiera ciepło w każdym cyklu pracy, a T₂ jest temperaturą chłodnicy, do której silnik oddaje ciepło w każdym cyklu. Zgodnie z zasadami termodynamiki, sprawność η dowolnego silnika pracującego pomiędzy danymi temperaturami źródła ciepła i chłodnicy nie może przekraczać sprawności tzw. silnika idealnego, danej wzorem (temperatury wyrażone są w kelwinach):
$
Darmowe konto pozwoli wrócić do niego później.
Zaprojektowano dwa różne silniki cieplne S1 oraz S2, w których wykorzystuje się sprężanie i rozprężanie ustalonej masy gazu. Każdy z silników w jednym cyklu pracy pobiera po 100 J ciepła ze źródła o temperaturze 477 °C i oddaje pewną ilość ciepła (inną dla każdego z silników) do chłodnicy o temperaturze 17 °C. Do działania każdego z silników wykorzystano różne cykle termodynamiczne, tak aby:
• w cyklu pracy silnika S1 ilość ciepła oddanego do chłodnicy była możliwie najmniejsza – tzn. tak mała, jak na to pozwalają prawa termodynamiki
• w cyklu pracy silnika S2 praca sił parcia gazu podczas jego rozprężania wynosiła 34,8 J, a praca podczas sprężania gazu (przeciwko sile parcia) była równa 8,7 J.
Polecenie
a) Oblicz ciepło, jakie oddaje do chłodnicy silnik S1 w jednym cyklu pracy.
b) Wyjaśnij na podstawie informacji podanej w treści zadania 6., dlaczego ilość ciepła oddanego w cyklu pracy silnika S1 nie może być mniejsza od pewnej wartości granicznej.
a) Q_odd ≈ 38,7 J
Sprawność silnika S1 równa jest sprawności silnika idealnego. Ze wzoru na sprawność: η_S1 = η_max = (T₁-T₂)/T₁ = (750 K - 290 K)/750 K ≈ 0,613
Za pomocą drugiego wariantu wzoru na sprawność: (Q_pob - Q_odd)/Q_pob = 0,613, stąd (100 J - Q_odd)/100 J = 0,613, Q_odd ≈ 38,7 J
b) Gdyby ciepło oddane było mniejsze od wartości granicznej, sprawność silnika przekroczyłaby maksymalną sprawność silnika idealnego, co jest niemożliwe. Sprawność nie może przekroczyć sprawności silnika idealnego (wynika to z II zasady termodynamiki).
poprawna metoda obliczenia ciepła oddanego przez silnik S1 oraz prawidłowy wynik liczbowy podany z jednostką.
przyrównanie sprawności silnika S1 do sprawności silnika idealnego łącznie z zastosowaniem odpowiednich wzorów (z ciepłami i temperaturami) i prawidłową identyfikacją wielkości fizycznych LUB poprawne obliczenie sprawności silnika idealnego η_max ≈ 0,61.
brak spełnienia powyższych kryteriów.
Wyjaśnienie typu „ponieważ byłoby to niezgodne z II zasadą termodynamiki
Ocena według schematu punktowania CKE, zwykle w 15–30 s
Dowiedz się, ile punktów naprawdę zdobywasz. Zrób zdjęcie kartki albo wklej odpowiedź: Maturownik+ porówna ją ze schematem punktowania, policzy punkty i wytłumaczy, gdzie i dlaczego je tracisz.