Matura. Fizyka: czerwiec 2020 (18 maja 2020 r.). 

Zadanie 6.

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):

ηₘₐₓ = (T₁ - T₂)/T₁

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.

---

Zadanie 6.3.

Zaznacz poprawne dokończenie zdania wybrane spośród A–D.

Sprawność silnika S₂ wynosi w przybliżeniu

A. η₂ ≈ 0,35    B. η₂ ≈ 0,09    C. η₂ ≈ 0,26    D. η₂ ≈ 0,61