(Originais Teachy 2023) - Frage Mittel von Physik

Ein Ingenieur hat einen Wärmemotor entwickelt, dessen Funktion die adiabatische Expansion eines idealen Gases in einem Zylinder umfasst. Während des Prozesses verrichtet das Gas Arbeit und absorbiert eine bestimmte Menge Wärme aus einer heißen Quelle. Gemäß dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik und unter der Annahme, dass der Prozess adiabatisch ist (d.h. es gibt keinen Austausch von Wärmeenergie mit der Umgebung), beantworten Sie die folgenden Fragen: a) Formulieren Sie den ersten Hauptsatz der Thermodynamik für dieses System und setzen Sie die geleistete Arbeit, die Änderung der inneren Energie und die ausgetauschte Wärmemenge in Beziehung. b) Wenn die Temperatur des Gases vor der Expansion T1 und nach der Expansion T2 beträgt, wobei das Gas als ideal angesehen wird, und bekannt ist, dass die Änderung der inneren Energie proportional zur Temperaturdifferenz ist, bestimmen Sie die Beziehung zwischen Arbeit und ausgetauschter Wärmemenge des Gases im Wärmemotor. c) Wenn die Schüler beabsichtigen, diesen Wärmemotor in einem Projekt zu verwenden, um das System nachhaltiger zu gestalten, wie könnte der Einsatz digitaler Technologien bei der Berechnung der Schätzungen und beim Bau eines effizienten Prototyps helfen?