Один моль одноатомного идеального газа совершает цикл 1–2–3–1, состоящий из изобары (1–2), изохоры (2–3) и адиабаты (3–1). Абсолютные температуры газа в состояниях 1, 2 и 3 равны 400 К, 800 К и 252 К соответственно. Определите КПД теплового двигателя, работающего по этом циклу.

Решение:
Для решения задачи разберём каждый процесс отдельно:
Так процесс 1-2 является изобарным расширением, тогда согласно соотношению температура газа увеличивается. Так как процесс является изобарным, то работа газа будет равна , а изменение внутренней энергии . Тогда согласно первому закону термодинамики газ получает от нагревателя количество теплоты:
Далее рассмотрим процесс 2-3, который является изохорным, тогда справедливо соотношение , и так как давление газа уменьшается, то температура газа тоже уменьшается. Так как процесс является изохорным, то работа газа будет равна , а изменение внутренней энергии . Тогда согласно первому закону термодинамики газ получает от нагревателя количество теплоты:
И последний процесс 3-1 является адиабатным, поэтому .
Как видно из анализа процессов количество теплоты, полученного от нагревателя равно , а количество теплоты отданное холодильнику . Тогда найдём КПД теплового двигателя:
Ответ: 0.178.