a. Ta có:

• Trạng thái A: P1 = 100 kPa, V1 = V, T1 = 20°C
• Trạng thái B: P2 = P1, V2 = V/8, T2 = ?
• Trạng thái C: P3 = P4, V3 = V/8, T3 = 750°C
• Trạng thái D: P4 = P1, V4 = V, T4 = ?

Áp suất trong quá trình quá trình quá trình không đổi (AB và CD) và khí lý tưởng nên ta có:

P1V1 = P2V2 và P3V3 = P4V4

Từ đó suy ra:

V2 = 1/8 V1 và V3 = V4

Do y = 1,4 nên ta có:

T2/T1 = (V1/V2)^(y-1) = 8^(1,4-1) = 2,2974

T4/T3 = (V4/V3)^(y-1) = 8^(1,4-1) = 2,2974

T1 và T3 đã biết nên ta có:

T2 = T1 x 2,2974 ≈ 45,95°C

T4 = T3 / 2,2974 ≈ 326,09°C

Vậy các thông số trạng thái của khí là:

• Trạng thái A: P1 = 100 kPa, V1 = V, T1 = 20°C
• Trạng thái B: P2 = 100 kPa, V2 = V/8, T2 ≈ 45,95°C
• Trạng thái C: P3 = 5,65 MPa, V3 = V/8, T3 = 750°C
• Trạng thái D P4 = 100 kPa, V4 = V, T4 ≈ 326,09°C

b. Công chất khí sinh ra:

W = Q23 - Q41 = (Cv + R) x (T3 - T2) - (Cv + R) x (T4 - T1)
= (0,714 + 8,314) x (750 + 273 - 45,95 + 273) - (0,714 + 8,314) x (326,09 + 273 - 20 + 273)
= 174,5 kJ

Nhiệt chất khí nhận vào:

Qin = Q41 - Q12 = (Cv + R) x (T4 - T1) - (Cv + R) x (T3 - T2)
= (0,714 + 8,314) x (326,09 + 273 - 20 + 273) - (0,714 + 8,314) x (750 + 273 - 45,95 + 273)
= 381,5 kJ

Sự biến thiên nội năng của khí trong mỗi quá trình của chu trình:

ΔU = U3 - U2 = Cv x (T3 - T2) = 0,714 x (750 + 273 - 45,95 + 273) ≈ 413,5 kJ

c. Nhiệt nhận vào từ nguồn nóng:

Qin = 381,5 kJ

Công thực sự sinh ra:

W = 174,5 kJ

Nhiệt tỏa ra cho nguồn lạnh của tác nhân:

Qout = Qin - W = 207 kJ

d. Hiệu suất của chu trình:

η = W/Qin = 174,5 kJ / 381,5 kJ ≈ 0,4571 (hoặc 45,71%)