На pV-диаграмме показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа. Значения: p0 = 10 кПа, V0 = 1 м3.

Screenshot_9.png

По графику найдите:

1) Работу газа за цикл работы.

2) На каких участках газ получает тепло, на каких – отдает.

3) Количество теплоты, полученной газом от нагревателя.

4) КПД тепловой машины, которая работает по данному циклу.

Каждый человек иногда задумывался о том, какую же роль играет Солнце в жизни людей на Земле. Солнце — это большая звезда, которая расположена к нам ближе, чем все остальные небесные светила, и благодаря ей началось зарождение жизни на Земле. Если заглянуть в то мы вспомним, что Солнце считалось основным божеством. Люди во все времена осознавали, что именно благодаря солнечному свету существует жизнь на Земле. На сегодняшний день, гордость настолько затмила воображение людей, что не позволяет им задуматься о важности Солнца для человечества, и большая часть представителей современного общества думают, что они «венцы природы». И при этом даже не задумываются о том, что могут глубоко заблуждаться, так как в один прекрасный момент, природа может жестоко отомстить. Придет время и наше Солнце прекратит свое существование и, вместе с этим, погибнет все живое на Земле. Люди навсегда потеряют возможность любоваться восходом Солнца.

Поднимают равномерно, значит без ускорения, значит сила натяжения нити T, поднимающая груз, равна силе тяжести m*g:
T = m*g = 100 кг * 10 Н/кг = 1000 Н.

Эта сила натяжения совершает работу (полезную):
 Aп = T*h
 Aп = 1000 Н * 3 м = 3000 Дж

Золотое правило механики (т.е. закон сохранения энергии) говорит, что в отсутствии трения для любого механизма выигрыш в силе равен проигрышу в расстоянии. Выигрыш в силе равен отношению силы тяжести m*g, действующей на груз, к приложенной силе:
1000 Н / 250 Н = 4

Выигрыш в силе – 4 раза, значит такой же проигрыш в расстоянии, то есть верёвку надо отматать в 4 раза больше, чем высота h, на которую был поднят груз:
s = 4*h
s = 4 * 3 м = 12 м.

Ни один механизм не даёт выигрыша в работе, это легко понять, посчитав затраченную работу Aз, которая равна произведению приложенной силы F и расстояния концом верёвки:
Aз = F * s = 250 Н * 12 м = 3000 Дж.
То есть Aз = Aп. Об этом и говорит золотое правило механики. Так будет всегда, какой бы мы механизм не придумали, и если мы будем пренебрегать потерями на трение и прочие сопротивления.

Если бы мы ещё учли трение, то затраченная работа стала бы больше полезной (за счёт роста требуемой силы F при всём остальном неизменном), и пришлось бы ввести понятие КПД системы блоков.