Термодинамический КПД Прямого Цикла: Решение Задачи

Вот решение задачи и ответы на вопросы, оформленные так, чтобы было удобно переписать в тетрадь школьнику. ***

Что такое термодинамический КПД прямого цикла?

Выберите один ответ: 1. Отношение работы цикла к теплоте, подводимой и отводимой в цикле 2. Отношение теплоты, отводимой от цикла к работе цикла 3. Отношение подводимой теплоты в цикле к работе цикла 4. Отношение работы цикла к подводимой теплоте в цикле 5. Отношение теплоты, отводимой и подводимой в цикле, к работе цикла ***

Решение:

Для того чтобы определить термодинамический КПД прямого цикла, необходимо вспомнить основные понятия термодинамики и определение коэффициента полезного действия (КПД) для тепловых машин. Прямой термодинамический цикл (или тепловой двигатель) — это цикл, в котором рабочее тело совершает работу за счет подвода теплоты от высокотемпературного источника и отвода части теплоты к низкотемпературному источнику. Коэффициент полезного действия (КПД) любой машины или процесса определяется как отношение полезной работы (или энергии), полученной от системы, к затраченной энергии. В случае прямого термодинамического цикла: * Полезная работа, которую совершает цикл, обозначается как \(L_{цикла}\) или \(W_{цикла}\). * Затраченная энергия — это теплота, подводимая к циклу от высокотемпературного источника, обозначаемая как \(Q_{подв}\) или \(Q_1\). * Часть теплоты, которая отводится от цикла к низкотемпературному источнику, обозначается как \(Q_{отв}\) или \(Q_2\). Согласно первому закону термодинамики для цикла, работа цикла равна разности между подведенной и отведенной теплотой: \[L_{цикла} = Q_{подв} - Q_{отв}\] Термодинамический КПД (\(\eta\)) прямого цикла определяется как отношение полезной работы цикла к подведенной теплоте: \[\eta = \frac{L_{цикла}}{Q_{подв}}\] Подставив выражение для \(L_{цикла}\), получим: \[\eta = \frac{Q_{подв} - Q_{отв}}{Q_{подв}} = 1 - \frac{Q_{отв}}{Q_{подв}}\] Теперь рассмотрим предложенные варианты: * Вариант 1: "Отношение работы цикла к теплоте, подводимой и отводимой в цикле". Это не соответствует определению, так как в знаменателе должна быть только подводимая теплота. * Вариант 2: "Отношение теплоты, отводимой от цикла к работе цикла". Это обратное отношение и не является КПД. * Вариант 3: "Отношение подводимой теплоты в цикле к работе цикла". Это обратное отношение к КПД. * Вариант 4: "Отношение работы цикла к подводимой теплоте в цикле". Это точно соответствует определению термодинамического КПД прямого цикла. * Вариант 5: "Отношение теплоты, отводимой и подводимой в цикле, к работе цикла". Это также не соответствует определению. ***

Ответ:

Правильный ответ: 4. Отношение работы цикла к подводимой теплоте в цикле.