E 2021. máj. 18. E 3. 14536

Három esszétéma közül kell választania egyet (az alábbi az egyik). Fejtse ki másfél‑két oldal terjedelemben, összefüggő ismertetés formájában! Ügyeljen a szabatos, világos fogalmazásra, a logikus gondolatmenetre, a helyesírásra, mivel az értékelésbe ez is beleszámít! Mondanivalóját nem kell feltétlenül a megadott szempontok sorrendjében kifejtenie.

Körfolyamatok, a hőtan második főtétele  

 

»A valóságos gépekben, amelyekben a hő segítségével mechanikai munkát akarunk nyerni, az erő forrását nem a hő abszorpciójában vagy átalakításában kell keresnünk, hanem csupán a hő átfolyatásában… a hő mechanikai munkává való átalakítása minden valószínűség szerint lehetetlen, legalábbis eddig még nem fedezték fel.«

W. Thomson (Lord Kelvin)”

(Simonyi Károly: A fizika kultúrtörténete)  

a) Ismertesse, mit értünk a hőerőgépek termodinamikai hatásfoka alatt!

b) Az alábbi ábrán egy körfolyamat nyomás-térfogat diagramját látja. Ismertesse ezen a példán az egyes részfolyamatok energetikai jellemzése segítségével, hogy hogyan határozhatjuk meg ennek a folyamatnak a termodinamikai hatásfokát!

c) Fogalmazza meg, hogy mit mond ki a hőtan második főtétele a hőerőgépek hatásfokáról!

d) Mutassa meg, hogy a fent jellemzett körfolyamatban az előbbiekben megfogalmazott elv hogyan érvényesül!

e) Ismertesse a hőtan második főtételének a hőáramlás irányára vonatkozó megfogalmazását!

f) Mutassa be a hőtan második főtételének a folyamatok irányára vonatkozó megfogalmazását!

g) Adjon meg egy példát olyan elképzelt folyamatra, ami a hőtan első főtételének nem mond ellent, de a második főtétel miatt nem játszódik le a természetben!
 

(Minden pontszám bontható.)

a) A hőerőgép termodinamikai hatásfokának értelmezése:

2 pont

b) A megadott körfolyamat egyes szakaszainak energetikai elemzése, a termodinamikai hatásfok kiszámításának ismertetése:

2 + 2 + 2 + 2 + 2 pont

A körfolyamat mind a négy szakaszának leírása 2‑2 pontot ér. Ebben szerepeljen a folyamat energetikai jellemzése a belső energia változására, a felvett és leadott hőre, valamint a gázon vagy a gáz által végzett munkára vonatkozóan. A termodinamikai hatásfok helyes megadása is 2 pontot ér.

c) A termodinamika második főtételének megfogalmazása a hőerőgép hatásfokának vonatkozásában:

1 pont

d) A hatásfokra vonatkozó elv alkalmazása a megadott körfolyamatra:

1 pont

e) A hőtan második főtételének a hőáramlás irányára vonatkozó megfogalmazása:

1 pont

f) A hőtan második főtételének a folyamatok irányára vonatkozó megfogalmazása:

1 pont

g) Egy, a természetben le nem zajló, de a hőtan első főtételével összhangban lévő fiktív folyamat megadása:

2 pont

Összesen: 18 pont