a)
A->B és C->D folyamat egy izobár állapotváltozás, hiszen a nyomás végig állandó
B->C és D->A folyamat egy izochor állapotváltozás, hiszen a térfogat végig állandó
b) Az A állapotra felírva az ideális gázok állapotegyenletét:
`p_A*V_A=n*R*T_A`
Amiből `T_A`-t kifejezve kapjuk, hogy : `T_A=200,47 K`
A körfolyamatokból felírhatjuk, hogy:
`(V_A)/T_A=(V_B)/(T_B)`, amiből meghatározható `T_B`
`T_B=601,41 K`
Szintén a körfyolamat állapotváltozásaiból adódik, hogy:
`(p_B)/(T_B)=(p_C)/(T_C)`
Ahonnan `T_C=300,705 K`
Végül szintén a körfolyamat állapotváltozásaiból adódik, hogy:
`(V_C)/(T_C)=(V_D)/(T_D)`
Ahonnan `T_D=100,235 K`
c) `\eta=(W')/Q_(felvett)`
A gázon végzett munka (azaz `W'`) pedig a görbe alatti terület, ami éppen `100 J`
A felvett hő már kicsit problémásabb.
Felvett hő A->B és D->A folyamatoknál van.
A felvett hőhöz szükségünk van a fajhőkre állandó térfogaton és állandó nyomáson. Erre van külön képlet is, de úgyis ki lehet számolni, hogy:
Izochor állapotváltozásnál, mivel nincs munka végzés: `\Delta E=Q`
Ezért felírhatjuk, hogy
`5/2*n*R*\Delta T_(BC)=Q_(BC)=c_v*m*\Delta T`
(`5/2` van írva, mivel a nitrogén két atomos gáz)
Ebből adódik, hogy `c_v=742,32 J/(kg*K)`
Hasonlóan ki lehet számolni a `c_p`-t is.
Itt mindent megtalálsz, ami hasznos és tudni kell:
https://www.netfizika.hu/idealis-gaz-izokor-es-izobar-fajhoje-molhoje
Az oldal alapján is tehát:
`c_p=(f+2)/(2)*n/m*R=1039,25 J/(kg*K)`
Innen tehát már könnyen adódik, hogy `Q_(AB)=1039,25 J/(kg*K)*0,84*10^(-3) kg*400,94 K=350 J`
valamint `Q_(DA)=742,32 J/(kg*K)*0,84*10^(-3)*501,175K=312,51 J`
Innen tehát a hatásfok:
`\eta=(W')/(Q_(AB)+Q_(DA))=(100 J)/(350J+312,51J)=0,1509`