Нарисуй начальное состояние: какой давление действует на газ в баке, какой его объём и какая температура задана?

Воспользуйся уравнением состояния идеального газа для начального состояния (давление здесь — суммарное давление на газ, объём — объём бака, температура — ).

1. Определи суммарное давление газа в начальном состоянии (атмосферное плюс гидростатическое и давление от поршня).
2. Запиши объём бака по геометрии (радиусы и высота через данные).
3. Подставь , и в .
4. Вырази из полученного уравнения.

Подумай: какие два источника давления действуют на поршень внизу (кроме атмосферы)?

Запиши формулы гидростатического давления и давления от веса поршня ; затем переведи полученные давления в атмосферы, разделив на .

1. Вычисли и в паскалях.
2. Раздели каждое из них на и получи значения в атмосферах.
3. Оформи ответы: (атм) и (атм).

Что требуется от КПД: какое отношение энергии нужно взять для сравнения? Отметь, какие участки цикла требуют подачи тепла, а какие — отдают его.

Применяй первое начало термодинамики: для каждого участка; КПД определяй как отношение суммарной работы цикла к сумме положительных подведённых количеств теплоты , то есть .

1. Для каждого участка найди изменение внутренней энергии через (или через ).
2. Вычисли работу газа на каждом участке как площадь под графиком (в атм×м даёт кДж при умножении на константу, следуй опубликованному решению для чисел).
3. Для каждого участка найди , затем суммируй работы по циклу и суммируй положительные (это ).
4. Вырази КПД как из полученной таблицы (не подставляй чисел здесь).

Средняя мощность машины — это работа, которую машина совершает в единицу времени в установившемся цикле.

Найди среднюю мощность как отношение работы за цикл к периоду: , где — сумма времен на всех участках, полученных в пункте 2.1.

1. Возьми суммарную работу цикла из таблицы (сумма работ на всех участках).
2. Сосчитай период цикла как сумму всех времён, найденных в 2.1.
3. Вырази среднюю мощность как .
4. Оставь вычисление численного значения на основе найденных чисел.

Подумай: в чём разница между величиной "средняя полезная мощность / потребляемая мощность нагревателя" и термодинамическим КПД?

Вычисли отношение средней мощности машины к средней мощности, подводимой нагревателем как ; сравни это с КПД и учти, что нагреватель работает постоянно и часть энергии теряется в землю (мощность потерь ).

1. Вычисли численно отношение , используя среднюю мощность из 2.2 и заданную .
2. Сравни полученное число с ранее вычисленным КПД (пункта 1.5) и отметь направление неравенства.
3. Объясни отличие: укажи, что даёт отношение работы к подведённой в те моменты положительной теплоты , тогда как учитывает среднюю подводимую мощность нагревателя (включая потери и периоды, когда нагреватель выключен).
4. Вырази отношение и сопоставь его с из полученных значений.