TREŚĆ:

Zadanie 6.

Silnik cieplny to urządzenie działające cyklicznie, które w wyniku wymiany ciepła z otoczeniem wykonuje pracę. Załóżmy, że $T_1$ jest temperaturą źródła ciepła, z którego silnik pobiera ciepło w każdym cyklu pracy, a $T_2$ jest temperaturą chłodnicy, do której silnik oddaje ciepło w każdym cyklu. Zgodnie z zasadami termodynamiki, sprawność $\eta$ dowolnego silnika pracującego pomiędzy danymi temperaturami źródła ciepła i chłodnicy nie może przekraczać sprawności tzw. silnika idealnego, danej wzorem (temperatury wyrażone są w kelwinach):

${\eta }_{\text{max}}=\frac{T_1-T_2}{T_1}$  

Zaprojektowano dwa różne silniki cieplne $S_1$ oraz $S_2$, w których wykorzystuje się sprężanie i rozprężanie ustalonej masy gazu. Każdy z silników w jednym cyklu pracy pobiera po $100\mathrm{J}$ ciepła ze źródła o temperaturze $477^{\circ }\mathrm{C}$ i oddaje pewną ilość ciepła (inną dla każdego z silników) do chłodnicy o temperaturze $17^{\circ }\mathrm{C}$. Do działania każdego z silników wykorzystano różne cykle termodynamiczne, tak aby:

• w cyklu pracy silnika $S_1$ ilość ciepła oddanego do chłodnicy była możliwie najmniejsza – tzn. tak mała, jak na to pozwalają prawa termodynamiki
• w cyklu pracy silnika $S_2$ praca sił parcia gazu podczas jego rozprężania wynosiła $34,8\mathrm{J}$, a praca podczas sprężania gazu (przeciwko sile parcia) była równa $8,7\mathrm{J}$.

Zadanie 6.2.

Oblicz ciepło oddane do chłodnicy w jednym cyklu pracy silnika $S_2$.

---

ROZWIĄZANIE:

Dane:

$W_1=34,8\text{J}$  

$W_2=8,7\text{J}$  

$Q_{\text{pobr}}=100\text{J}$  

Szukane:

$Q_{\text{odd}}=\text{?}$  

Rozwiązanie:

Naszym zadaniem jest obliczenie ciepła oddanego przez silnik $S_2$. Dla silnika  $S_2$  mamy podane, że praca sił parcia gazu podczas jego rozprężania wynosiła $W_1$  , a praca podczas sprężania gazu (przeciwko sile parcia) była równa $W_2$  . Zatem praca wykonana przez silnik w czasie jednego cyklu pracy wynosi: