(Originais Teachy 2023) - Frage Mittel von Physik

Ein ideales einatomiges Gas, das in einem Zylinder mit einem beweglichen Kolben eingeschlossen ist, durchläuft einen thermodynamischen Zyklus, der aus zwei Phasen besteht. In der ersten Phase dehnt sich das Gas isotherm von einem Anfangsvolumen Vi auf ein Endvolumen Vf aus. Während dieser Phase absorbiert das Gas Wärme von einer heißen Quelle und hält seine Temperatur konstant. In der zweiten Phase erfährt das Gas eine adiabatische und isotherme Kompression und kehrt zu seinem ursprünglichen Volumen zurück. Bei der isothermen Expansion bleibt der Druck P des Gases konstant bei einem Wert P1, und bei der adiabatischen Kompression variiert der Druck von P1 auf P2. Das Gas verrichtet eine Arbeit W über den Kolben während jeder Phase des thermodynamischen Zyklus. Es wird angenommen, dass sich das Gas in beiden Phasen wie ein ideales Gas verhält und dass die Prozesse reversibel sind. 1) Berechnen Sie die Arbeit, die das Gas während der isothermen Expansion verrichtet. 2) Bestimmen Sie die Arbeit, die das Gas während der adiabatischen und isothermen Kompression verrichtet. Für beide Phasen präsentieren Sie die verwendeten Gleichungen und die notwendigen Schritte zur Lösung, wobei zu beachten ist, dass der Druck P, das Volumen V und die Temperatur T des Gases der Gleichung der idealen Gase PV = nRT folgen, wobei n die Stoffmenge des Gases und R die Gaskonstante ist. Darüber hinaus verwenden Sie die geeigneten thermodynamischen Beziehungen für ein ideales einatomiges Gas, wie zum Beispiel das Gesetz der idealen Gase PV = NkT, wobei N die Anzahl der Gasmoleküle und k die Boltzmann-Konstante ist.