Chu trình chữ nhật p–V: diện tích có dấu, không cộng mọi công dương

Vật lý 12 · Ôn tập kiến thức THPT

Công một chu trình là tổng đại số, bằng diện tích kín có dấu trên đồ thị p–V. Giãn ở áp suất cao, nén về ở áp suất thấp cho công khí thực hiện dương; đảo chiều làm công âm.

Khí đi từ(1L,100kPa), tăng áp đẳng tích lên300kPa, giãn đẳng áp đến3L, giảm áp đẳng tích về100kPa rồi nén về1L. Các đoạn thực hiện đủ chậm. Quy ước W dương khi khí sinh công ra ngoài.

Hai đoạn đẳng tích có ΔV=0 nên W=0. Giãn:W_g=300000·(0,003−0,001)=600J. Nén:W_n=100000·(0,001−0,003)=−200J. Tổng W=400J, không phải800J: nén là công môi trường thực hiện lên khí.

Kiểm diện tích: chiều cao200kPa, chiều rộng2L;1kPa·L=1J, nên diện tích400J. Đường chu trình này chạy theo chiều kim đồng hồ khi V ngang vàp dọc. Nếu đổi vị trí các trục, mô tả hình quay đổi; hãy dựa vào giãn-nén và áp suất, không học thuộc một hình mũi tên tách khỏi trục.

Trở lại trạng thái đầu, ΔU_chu trình=0. Định luậtI cho tổng nhiệt Q=W=400J. Đây là nhiệt tổng đại số nhận trừ tỏa, không phải mọi giai đoạn đều nhận nhiệt400J hay không có nhiệt thải.

Tự luyện: đi đúng chu trình ngược, công−400J và tổng nhiệt−400J. Nén ở300kPa cần600J từ ngoài; giãn ở100kPa chỉ trả200J, hệ nhận ròng400J công và tỏa400J nhiệt. Kết quả không tạo ra năng lượng miễn phí. Không dùng pV của riêng một đỉnh thay công chu trình; không áp dụng diện tích hình chữ nhật nếu đường thực tế cong hoặc các đoạn không theo như đề. Đồ thị biểu diễn đường quá trình mới là dữ kiện đủ để tính công.

Đọc tiếp: Quy ước dấu công · Đồ thị khí.