Похожие вопросы
2025-02-06 10:45:41
1. Какую полезную работу выполняет идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, если ее КПД составляет 40%, а холодильнику отдается 300 Дж тепла?
2. Если температура нагревателя идеальной тепловой машины равна 527°С, а температура холодильника - 127°С, то какое количество теплоты получает машина от нагревателя, если она совершила работу в 700 Дж?
3. Если КПД тепловой машины составляет 18%, то каким будет КПД, если уменьшить потери тепла в 2 раза?
Пожалуйста, решите эти задачи с подробным объяснением. Обещаю 40 баллов.
Физика 11 класс Тепловые машины и их эффективность (КПД) идеальная тепловая машина цикл Карно КПД полезная работа Количество теплоты температура нагревателя холодильник потеря тепла физика 11 класс задачи по физике
2025-02-06 10:45:53
Давайте разберем каждую задачу по порядку.
Задача 1:Нам нужно найти полезную работу, выполняемую идеальной тепловой машиной, если известны КПД и количество тепла, отданного холодильнику.
- КПД (η) тепловой машины определяется по формуле: η = A/Q1, где A - полезная работа, Q1 - количество теплоты, полученное от нагревателя.
- Также мы знаем, что Q1 = Q2 + A, где Q2 - количество теплоты, отданное холодильнику.
- Из условия задачи известно, что КПД составляет 40%, а Q2 = 300 Дж.
Теперь можем выразить A через Q2:
- Сначала найдем A через КПД: A = η * Q1.
- Подставляем Q1: A = η * (Q2 + A).
- Теперь подставим известные значения: 0.4 = A / (300 + A).
- Умножим обе стороны на (300 + A): 0.4 * (300 + A) = A.
- Раскроем скобки: 120 + 0.4A = A.
- Переносим 0.4A на правую сторону: 120 = A - 0.4A.
- Получаем: 120 = 0.6A, следовательно A = 120 / 0.6 = 200 Дж.
Ответ: Полезная работа, выполняемая машиной, составляет 200 Дж.
Задача 2:Теперь найдем количество теплоты, полученное от нагревателя, если известна работа, совершенная машиной.
- КПД (η) можно выразить через температуры нагревателя (T1) и холодильника (T2) по формуле: η = 1 - (T2/T1).
- Температуры нужно перевести в Кельвины: T1 = 527 + 273 = 800 К, T2 = 127 + 273 = 400 К.
- Теперь подставим эти значения в формулу для КПД: η = 1 - (400/800) = 1 - 0.5 = 0.5, то есть 50%.
Теперь мы знаем, что работа A = 700 Дж и можем выразить количество теплоты, полученное от нагревателя Q1:
- Используем формулу КПД: η = A / Q1.
- Подставляем известные значения: 0.5 = 700 / Q1.
- Переносим Q1 на другую сторону: Q1 = 700 / 0.5 = 1400 Дж.
Ответ: Количество теплоты, полученное от нагревателя, составляет 1400 Дж.
Задача 3:В этой задаче нам нужно найти новый КПД, если потери тепла уменьшаются в 2 раза.
- КПД (η) тепловой машины определяется как η = A / Q1, где A - полезная работа, а Q1 - количество теплоты, полученное от нагревателя.
- Если КПД составляет 18%, это значит, что η = 0.18.
- Потери тепла можно выразить как Q2 = Q1 - A, где A = η * Q1.
Сначала найдем Q1:
- Поскольку η = 0.18, то A = 0.18 * Q1.
- Тогда Q2 = Q1 - 0.18 * Q1 = 0.82 * Q1.
- Если потери тепла уменьшаются в 2 раза, то новые потери Q2' = 0.82 * Q1 / 2.
Теперь найдем новый КПД:
- Новый КПД будет равен: η' = A / (A + Q2').
- Подставим A = 0.18 * Q1 и Q2' = 0.41 * Q1: η' = (0.18 * Q1) / (0.18 * Q1 + 0.41 * Q1).
- Сложим: η' = (0.18) / (0.18 + 0.41) = (0.18) / (0.59) ≈ 0.305 или 30.5%.
Ответ: Новый КПД составляет примерно 30.5%.
