3. Опишите процесс решения этой задачи.

Условие:

На графике изображен термодинамический цикл. Необходимо определить КПД теплового процесса.

Решение:

1. Анализ графика: Цикл состоит из трех процессов:

• 1-2: Изохорное нагревание (V = const), P увеличивается от p₀ до 3p₀.
• 2-3: Изобарное расширение (P = const), V увеличивается от V₀ до 2V₀.
• 3-1: Адиабатический процесс (Q = 0), P и V изменяются.

2. Расчет работы (A): Работа совершается только в изобарном процессе.

• Работа на участке 2-3 (A₂₃): P₂ * (V₃ - V₂) = 3p₀ * (2V₀ - V₀) = 3p₀V₀.
• Полная работа (A) = A₂₃ = 3p₀V₀.

3. Расчет полученной теплоты (Q_in): Теплота получается только на участке 1-2 (изохорное нагревание).

• На участке 1-2 (изохорное нагревание): ΔU = C_v * (T₂ - T₁). T₁ = p₀V₀ / R, T₂ = 3p₀V₀ / R. ΔU = C_v * (3p₀V₀/R - p₀V₀/R) = C_v * (2p₀V₀/R). Для одноатомного газа C_v = (3/2)R, тогда ΔU = (3/2) * 2p₀V₀ = 3p₀V₀. Работа равна 0. Q_in = ΔU = 3p₀V₀.

4. Расчет КПД (η):

• η = A / Q_in = 3p₀V₀ / 3p₀V₀ = 1.

Перевод единиц: p₀ = 10 Па, V₀ = 1 м³, 2V₀ = 2 м³.

A = 3 * 10 Па * 1 м³ = 30 Дж.

Q_in = 3 * 10 Дж = 30 Дж.

η = 30 Дж / 30 Дж = 1 или 100%.

Ответ: КПД теплового процесса составляет 100%.