Zadanie: Matura CKE Maj 2012 (Fizyka Rozszerzona)

Question

Zadanie 5. Silnik cieplny (12 pkt)
Istnieje wiele typów silników cieplnych. Silnik Stirlinga wyróżnia się tym, że wewnątrz silnika nie występuje spalanie paliwa, a czynnikiem roboczym (gazem podlegającym przemianom) jest powietrze. Zaletą silnika Stirlinga jest niski poziom hałasu, niski poziom emisji szkodliwych składników i wysoka sprawność cieplna. Silnik składa się z cylindra podgrzewanego przez palnik i połączonego z nim zimnego cylindra chłodzonego powietrzem. Obok przedstawiono uproszczony cykl pracy tego silnika w układzie zmiennych $p-V$. W przemianach A$ightarrow$B i C$ightarrow$D temperatura się nie zmienia.
[img1] Pytanie 1: Zadanie 5.1 (2 pkt)
Oblicz temperaturę powietrza w punkcie D cyklu.
[odp_otwarta1] Pytanie 2: Zadanie 5.2 (2 pkt)
Oblicz ciśnienie powietrza w punkcie B cyklu.
[odp_otwarta1] Pytanie 3: Zadanie 5.3 (2 pkt)
W palniku spalany jest spirytus. Oblicz moc cieplną palnika, który w ciągu godziny spala $30	ext{ cm}^3$ paliwa o gęstości $0{,}83	ext{ g/cm}^3$ i cieple spalania $25	ext{ kJ/g}$. Wynik podaj w watach.
[odp_otwarta1] Pytanie 4: Zadanie 5.4 (2 pkt)
Uzupełnij poniższą tabelę, wpisując nazwy przemian B$ightarrow$C i D$ightarrow$A oraz rodzaj zmiany energii wewnętrznej gazu dla wszystkich przemian (rośnie lub maleje lub nie zmienia się).

Przemiana
Nazwa przemiany
Energia wewnętrzna

A $ightarrow$ B
izotermiczna
[wybor1]

B $ightarrow$ C
[odp_tab1]
[wybor2]

C $ightarrow$ D
izotermiczna
[wybor3]

D $ightarrow$ A
[odp_tab2]
[wybor4] Pytanie 5: Zadanie 5.5 (2 pkt)
Naszkicuj cykl pracy silnika w układzie zmiennych $p-T$. Oznacz poszczególne etapy cyklu. Na wykresie nie nanoś wartości liczbowych.

[img1]
[odp_graficzna1] Pytanie 6: Zadanie 5.6 (2 pkt)
a) Oblicz liczbę moli gazu, który podlegał opisanym przemianom.
b) Przyjmując temperaturę w punkcie D równą $340	ext{ K}$ oraz ciepło molowe powietrza przy stałej objętości $C_V = 21	ext{ }\dfrac{	ext{J}}{	ext{mol}\cdot	ext{K}}$, oblicz ciepło dostarczone do silnika podczas przemiany D$ightarrow$A.
[odp_otwarta1]

Instytut Maturalny · Accepted Answer

Odpowiedź 1: $T_D = 346 	ext{ K}$ Odpowiedź 2: $p_B = 904 	ext{ hPa}$ Odpowiedź 3: $P = 173 	ext{ W}$ Odpowiedź 4: A -> B: U nie zmienia się; B -> C: przemiana izochoryczna, U maleje; C -> D: U nie zmienia się; D -> A: przemiana izochoryczna, U rośnie Odpowiedź 5: [OBRAZEK] Odpowiedź 6: $n = 1,11 \cdot 10^{-3} 	ext{ mola}$, $Q = 2,56 	ext{ J}$ (lub $n = 1,13 \cdot 10^{-3} 	ext{ mola}$, $Q = 2,61 	ext{ J}$)

Przemiana	Nazwa przemiany	Energia wewnętrzna
A $\rightarrow$ B	izotermiczna
B $\rightarrow$ C	........
C $\rightarrow$ D	izotermiczna
D $\rightarrow$ A	........

Zobacz również podobne zadania

Chcesz zobaczyć więcej rozwiązań z przedmiotu Fizyka Rozszerzona?