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私が以前解答した問題とまったく同じ問題ですので、過去の解答を引用します。
https://www.clearnotebooks.com/ja/questions/291533
【解】3(2) はじめと同じ状態に戻ったので、内部エネルギーの変化量は(1)で得たΔU1をすべて失うと考えて、-ΔU1
熱力学第一法則より、ΔU=Q+W であるから、ΔU=-ΔU1=-4.8×10^{2}[J] ((1)より)、Q=-Qout、W=2.0×10^{2} [J]として代入して
-4.8×10^{2}=-Qout+2.0×10^{2} ∴Qout=6.8×10^{2} [J]
※ΔU=Q+WのQは気体が吸収した熱量、Wは気体がされた仕事なので、気体が熱を放出したした場合はQ=-Qout
(3) 熱効率eは、e=1-(Qout/Qin) で求まる。
ただし、Qout,Qinは一サイクルで放出した熱量と得た熱量。
問題文よりQin=7.2×10^{2} [J]、(2)の答えからQout=6.8×10^{2} [J] これらを代入して
e=1-(Qout/Qin)=e=1-(7.2×10^{2}/6.8×10^{2})=1-(17/18)=1/18 ■
※熱効率e=W'/Qin (W'は一サイクルで気体のした正味の仕事、Qinは吸収した熱量)
熱力学第一法則より、0=(Qin-Qout)-W' ∴W'=(Qin-Qout)
よって熱効率e=W'/Qin=(Qin-Qout)/Qin=1-(Qout/Qin)
