FR-02549Materiał Freedu

Zadanie 4 (matura, maj 2020)

LiceumMaturaRozszerzenieFizykaTermodynamika i fizyka cząsteczkowa

Źródło: Matura maj 2020, fizyka, poziom rozszerzony (stara formuła), zad. 4

    Zadanie 4, wspólne informacje. Zadanie 4. Silnik cieplny to urządzenie działające cyklicznie, które w wyniku wymiany ciepła z otoczeniem wykonuje pracę. Załóżmy, że T jest temperaturą źródła ciepła, z którego silnik 1 jest temperaturą chłodnicy, do której silnik oddaje pobiera ciepło w każdym cyklu pracy, a T 2 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): T − T 1 2 = η max T 1 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 4.1

    Zadanie 4.1. Zadanie 4.1. (3 pkt) a) Oblicz ciepło, jakie oddaje do chłodnicy silnik S1 w jednym cyklu pracy. b) Wyjaśnij na podstawie informacji podanej w treści zadania 4., dlaczego ilość ciepła oddanego w cyklu pracy silnika S1 nie może być mniejsza od pewnej wartości granicznej.

    Zadanie 4.2

    Zadanie 4.2. Zadanie 4.2. (2 pkt) Oblicz ciepło oddane do chłodnicy w jednym cyklu pracy silnika S2.

    Zadanie 4.3

    Zadanie 4.3. Zadanie 4.3. (2 pkt) Oblicz sprawność silnika S2.

    Wróć do wyników

    Podobne zadania