Какой максимальный коэффициент полезного действия (КПД) может иметь тепловой двигатель, если температура нагревателя составляет 1000 °С, а температура охладителя - 20 °С?

Физика 10 класс Термодинамика максимальный КПД Тепловой двигатель температура нагревателя температура охладителя физика термодинамика Новый

Чтобы определить максимальный коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя, мы можем воспользоваться формулой, основанной на температуре нагревателя и охладителя. Эта формула вытекает из закона Карно, который описывает идеальные тепловые машины.

Шаги решения:

1. Сначала преобразуем температуры из градусов Цельсия в Кельвины. Для этого нужно прибавить 273,15 к каждой температуре:
• Температура нагревателя: 1000 °C + 273,15 = 1273,15 K
• Температура охладителя: 20 °C + 273,15 = 293,15 K
2. Теперь мы можем использовать формулу для КПД идеального теплового двигателя:

КПД = 1 - (T_охладителя / T_нагревателя)

3. Подставим значения температур в формулу:

КПД = 1 - (293,15 / 1273,15)

4. Теперь проведем расчет:
• 293,15 / 1273,15 ≈ 0,230
• КПД ≈ 1 - 0,230 ≈ 0,770
5. Переведем результат в проценты:

КПД ≈ 0,770 * 100% ≈ 77%

Таким образом, максимальный коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя при данных температурах составляет примерно 77%. Это значение является теоретическим максимумом, который может быть достигнут только в идеальных условиях.