Какую работу выполняет тепловая машина с КПД 40%, если за один цикл работы она получает от нагревателя 300 Дж теплоты? Объясните, как это связано с термодинамикой и какие формулы можно использовать для решения этой задачи.

Физика 10 класс Термодинамика тепловая машина КПД 40% работа тепловой машины термодинамика формулы термодинамики работа и теплота цикл работы машины энергия и КПД расчет работы физика термодинамики Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать понятия, связанные с тепловыми машинами и их эффективностью, а также формулу для работы, выполняемой тепловой машиной.

Шаг 1: Понимание КПД

Коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины показывает, какую долю полученной теплоты она превращает в работу. Он определяется по формуле:

КПД = A / Q1

где:

• A - работа, выполняемая машиной;
• Q1 - количество теплоты, получаемое от нагревателя.

В данной задаче нам дано:

• КПД = 40% = 0.4;
• Q1 = 300 Дж.

Шаг 2: Найдем работу

Теперь мы можем выразить работу A через КПД и Q1:

A = КПД * Q1

Подставим известные значения:

A = 0.4 * 300 Дж

Шаг 3: Вычисляем работу

Теперь просто умножим:

A = 120 Дж

Шаг 4: Связь с термодинамикой

Эта задача иллюстрирует один из основных принципов термодинамики, который касается преобразования энергии. Тепловая машина получает тепло от нагревателя, часть этого тепла преобразуется в работу, а оставшаяся часть отводится в холодный резервуар. КПД показывает, насколько эффективно машина использует полученное тепло для выполнения работы.

Таким образом, тепловая машина с КПД 40% выполняет работу 120 Дж за один цикл работы, получая от нагревателя 300 Дж теплоты.