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この熱サイクルの問題を教えてください。
下の図ように物質量nの理想気体を状態変化させる。状態A→B、C→Dは定積変化、状態B→CとD→Aは断熱変化である。A、B、C、Dにおける気体の絶対温度をそれぞれTa、Tb、Tc、Tdとする。また、この気体の定積モル比熱をCvとする。この理想気体が変化するとき、気体の絶対温度と気体の体積Vの間にTV^(r-1)=一定の関係が成り立つ。rは気体の比熱比である。
このとき、Ta、Tb、Tc、Tdの間に成り立つ関係を求めよ。
回答よろしくお願いします。

「この熱サイクルの問題を教えてください。」の質問画像

A 回答 (1件)

A,B,C,Dでの体積をそれぞれVa,Vb,Vc,Vdとする。


1.
BC間 断熱過程
TbVb^(γ-1)=TcVc^(γ-1)
2.
DA間 断熱過程
TdVd^(γ-1)=TaVa^(γ-1)
3.
AB間 定積過程
体積をV1とすると,Va=Vb=V1
4.
CD間 定積過程
体積をV2とすると,Vc=Vd=V2
5.
3,4.の関係を1,2に入れると,
5-1.
TbV1^(γ-1)=TcV2^(γ-1)
で,
Tb/Tc=(V2/V1) ^(γ-1)
5-2.
TdV2^(γ-1)=TaV1^(γ-1)
で,
Ta/Td=(V2/V1) ^(γ-1)
6.
5-1.,5-2から,
Tb/Tc=Ta/Td
または,
TaTc=TbTd
でいいんじゃないか。

Cvは関係ないようだが。

ちなみにこれは,オットーサイクルといったかな。

なお,質問文中の,
「この理想気体が変化するとき、気体の絶対温度と気体の体積Vの間にTV^(r-1)=一定の関係が成り立つ」
は,
「この理想気体が”断熱”変化するとき、気体の絶対温度と気体の体積Vの間にTV^(r-1)=一定の関係が成り立つ」
じゃないと,おかしいんじゃないか。
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