Logo
Logo

Тепловая машина

Разбалловка

A1  1.00 При какой температуре тепловых резервуаров тепловая машина прекратит работу?

A1. 1 Получено выражение
$$
\frac{dT_1}{T_1} + \frac{dT_2}{T_2} =0
$$
С помощью постоянства энтропии или кпд цикла Карно
0.30
A1. 2 Получено выражение $$ T_1 T_2 = T_h T_c $$ для произвольного момента времени 0.20
A1. 3 Получен верный численный ответ
$$ T_{end} = (432 \pm 5)K $$
0.50
A2  1.00 Какую работу совершит тепловая машина за время своей работы?

A2. 1 Верно записан закон сохранения энергии
$$ A = W_{0} - W = C (T_h + T_c - T_1 - T_2) $$
0.50
A2. 2 Получен верный численный ответ
$$ A_{end} = (29,9 \pm 0,4) кДж$$
0.50
A3  1.00 Через какое время развиваемая тепловой машиной мощность уменьшится вдвое?

A3. 1 Найдено выражение для коэффициента $k$ (или $1/k$):
$$ k = \frac{P_0}{A_{end}} $$
0.60
A3. 3 Получен ответ
$$ \tau_{\: P} = (21,6 \pm 1,5)с$$
0.40
A4  1.00 Через какое время КПД тепловой машины уменьшится вдвое?

A4. 1 Время $t$ выражено через температуры $T_1$ и $T_2$:
$$ t(T_1, T_2) = -\frac{A_{end}}{P_0} \ln{ \left(1 - \frac{C}{A_{end}} (T_h + T_c - T_1 - T_2) \right) } = \\
= -\frac{A_{end}}{P_0} \ln{ \left(\frac{C}{A_{end}} (T_1 + T_2 - 2 \sqrt{T_h T_c}) \right) } $$
0.10
A4. 2 Указано, что температуры $T_1$ и $T_2$ можно получить из следующих уравнений:
$$ T_1 \: T_2 = T_h \: T_c \\
\frac{1}{2} \left( 1 - \frac{T_c}{T_h} \right) = \left( 1 - \frac{T_2}{T_1} \right) $$
0.10
A4. 3 Найдены аналитические выражения для $T_1$ и $T_2$:
$$
T_1 = \sqrt{\frac{2 T_h T_c}{1 + \frac{T_c}{T_h}}} \\
T_2 = \sqrt{\frac{T_h T_c \left(1 + \frac{T_c}{T_h} \right)}{2}}
$$
0.30
A4. 4 Вычислены значения $T_1$ и $T_2$ или зачтён пункт $A_{4.5}$:
$$
T_1 = (502 \pm 5)K \\
T_2 = (371 \pm 5)K
$$
0.10
A4. 5 Получен верный ответ
$$ \tau_{\: \eta} = (56,0 \pm 3,0) с$$
0.40
A5  1.00 Через какое время разность температур между тепловыми резервуарами уменьшится вдвое?

A5. 1 Указано, что можно использовать найденное выше выражение для $ \; t(T_1, T_2) \; $. 0.05
A5. 2 Указано, что температуры $T_1$ и $T_2$ можно получить из следующих уравнений:
$$ T_1 \: T_2 = T_h \: T_c \\
T_1 - T_2 = \frac{1}{2} ( T_h - T_c ) $$
0.05
A5. 3 Верно решено квадратное уравнение.
Значения для проверки:
$$
D \approx 7, 72 \cdot 10^5 K \\
T_1 \approx 521 K \\
T_2 \approx 357 K
$$
0.30
A5. 4 Ответ
$$
\tau_{\:T} = - \frac{A_{end}}{P_0} \: \ln{\left( \frac{C}{A_{end}} \left( \sqrt{D} - 2 \sqrt{T_h T_c} \right) \right)},
$$
где $$
D = \frac{(T_h - T_c)^2}{4} + 4 T_h T_c \:,
$$ получен аналитически.
0.20
A5. 5 Найдено время
$$ \tau_{\:T} = (42,4 \pm 2,0) с $$
0.40