Раздел 2.4 Тепловые машины

2.4.1 Определить, на сколько процентов изменится КПД цикла Карно при понижении температуры холодильника от 404 К до 394 К. Темпеpатуpа нагревателя 804 К. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (Увеличится на 1,2%)

2.4.2 Газ совершает цикл Карно. Температура теплоотдатчика в три раза выше, чем температура теплоприемника. Теплоотдатчик передал газу 41,9 кДж теплоты. Какую работу совершил газ? Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (А = 27,9 кДж)

2.4.3 Тепловая машина работает по циклу Карно. Темпеpатуpа нагревателя в три раза выше темпеpатуpы холодильника. Количество теплоты, переданное нагревателем газу, 30 кДж. Какую работу совершил газ? Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (А = 20 кДж)

2.4.4 Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Температура холодильника Т₂ в два раза ниже температуры нагревателя Т₁. Во сколько раз увеличится КПД машины, если температуру нагревателя увеличить вдвое? Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (В 1,5 раза)

2.4.5 Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Температура нагревателя Т₁ в 3 раза выше температуры холодильника Т₂. Во сколько раз увеличилась температура нагревателя Т₁ при неизменной температуре Т₂, если КПД цикла вырос на 15%? Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (В 1,8 раза)

2.4.6 Газ совершает цикл Карно. Температура теплоотдатчика в два раза выше температуры теплоприемника. Теплоотдатчик передал газу Q₁ = 42 кДж теплоты. Какую работу совершил газ? Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (А = 21 кДж)

2.4.7 Идеальный газ совершает цикл Карно. Темпеpатуpа Т₁ теплоотдатчика в четыре раза (n = 4) больше темпеpатуpы теплоприемника. Какую долю w количества теплоты, полученного за один цикл от теплоотдатчика, газ отдаст теплоприемнику? Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (w = 0,25)

2.4.8 Определить работу А₂ изотермического сжатия газа, совершающего цикла Карно, КПД которого η = 0,4, если работа изотермического расширения равна А₁ = 8 Дж. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (А₂ = 4,8 Дж)

2.4.9 Газ, совершая цикл Карно, отдал теплоприемнику теплоту Q₂ = 14 кДж. Определить темпеpатуpу Т₁ теплоотдатчика, если при темпеpатуpе теплоприемника Т₂ = 280 К работа цикла А = 6 кДж. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (Т₁ = 400 К)

2.4.10 Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от теплоотдатчика теплоту Q₁ = 4,38 кДж и совершил работу А = 2,4 кДж. Определить темпеpатуpу теплоотдатчика, если темпеpатуpа теплоприемника Т₂ = 273 К. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (Т₁ = 604 К)

2.4.11 Газ, совершающий цикл Карно, отдал теплоприемнику 67 % теплоты, полученной от теплоотдатчика. Определить темпеpатуpу Т₂ теплоприемника, если темпеpатуpа теплоотдатчика Т₁ = 430 К. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (Т₂ = 288 К)

2.4.12 Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия цикла Карно при повышении температуры теплоотдатчика от Т₁ = 380 К до Т₁ = 560 К? Температура теплоприемника Т₂ = 280 К. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (В 1,92 раза)

2.4.13 В цилиндре двигателя внутреннего сгорания при работе образуется газы, температура которых 727˚С. Температура отработанного газа 100˚С. Двигатель расходует в час 36 кг топлива, теплота сгорания которого 4.2·10⁷ Дж/кг. Какую максимальную полезную мощность может развить этот двигатель? (Р = 263 кВт)

2.4.14 Во сколько раз максимально возможный КПД двигателя внутреннего сгорания больше, чем максимально возможный КПД паровой машины, работающей на перегретом паре с температурой 300˚С, если температура газов в цилиндре двигателя достигает 1000˚С? Отработанные газы и пар имеют одинаковую температуру 100˚С. (В 2 раза)

2.4.15 Определить работу изотермического расширения газа, совершающего цикл Карно с КПД 50%, если работа изотермического сжатия 10 Дж. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (А₂ = 20Дж)

2.4.16 Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. При этом 80% тепла, полученного от нагревателя, передается холодильнику. Количество тепла, получаемое от нагревателя, равно 3,5 кДж. Найти КПД цикла и работу, совершенную при полном цикле. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. ( = 20%, А = 0,7 кДж)

2.4.17 Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Температура теплоотдатчика Т₁ = 500 К, температура теплоприемника Т₂ = 250 К. Определить термический КПД цикла, а также работу А₁ рабочего вещества при изотермическом расширении, если при изотермическом сжатии совершена работа А₂ = 70 Дж. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. ( = 50%; А₁ = 140 Дж)

2.4.18 Газ, совершающий цикл Карно, получает теплоту Q₁ = 84 кДж. Определить работу А газа, если темпеpатуpа Т₁ теплоотдатчика в три раза выше темпеpатуpы Т₂ теплоприемника. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (А = 56,3 кДж)

2.4.19 В цикле Карно газ получил от теплоотдатчика теплоту Q₁ = 500 Дж и совершил работу А = 100 Дж. Темпеpатуpа теплоотдатчика Т₁ = 400 К. Определить темпеpатуpу Т₂ теплоприемника. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (Т₂ = 320 К)

2.4.20 Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Темпеpатуpа нагревателя 17˚С, темпеpатуpа холодильника -10˚С. Найти КПД цикла и количество теплоты, полученное от нагревателя за один цикл, если совершаемая за один цикл работа равна 37 кДж. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. ( = 9,3 %; Q = 398 кДж)

2.4.21 Тепловая машина работает по циклу Карно. При этом 60 % количества теплоты, получаемого от нагревателя, передается холодильнику. За один цикл рабочее тело получает от нагревателя Q₁ = 6,28 кДж теплоты. Найти КПД цикла и работу A, совершаемую за один цикл. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. ( = 40%, A = 2,51 кДж)

2.4.22 Газ, совершающий цикл Карно, совершил работу, затратив при этом 30% тепла, полученного от нагревателя. Найти температуру T₂ холодильника, если температура нагревателя T₁ = 400 К. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. (T₂ = 280 К)

2.4.23 Совершая цикл Карно, газ получил от нагревателя теплоту Q₁ = 1 кДж. Сколько теплоты было отдано охладителю, если КПД идеальной тепловой машины 25%? Во сколько раз температура нагревателя выше температуры охладителя? Изобразите цикл Карно в координатах p-V и S-T. (Q₂ = 750 Дж, в 1,33 раза)

2.4.24 Газ совершает цикл Карно. Термодинамическая температура нагревателя в два раза выше температуры охладителя. Определить КПД цикла. Какую долю количества тепла, полученного от нагревателя, газ отдают охладителю? Изобразите цикл Карно в координатах p-V и S-T. ( = 50%, w = 0,5)

2.4.25 Температура нагревателя тепловой машины 500 К. Температура холодильника 400 К. Определить КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, и полезную мощность машины, если нагреватель ежесекундно передает газу 1675 Дж теплоты. Изобразить цикл Карно в координатах p-V и S-T. ( = 20%;Р_полез = 335 Вт)