Как можно рассчитать работу "a", которую выполняет тепловой двигатель за один цикл, если холодильнику необходимо количество теплоты q=200 Дж, а коэффициент полезного действия (КПД) машины равен N=40%?

Физика 11 класс Тепловые машины и их эффективность расчет работы теплового двигателя работа за один цикл КПД теплового двигателя количество теплоты Q холодильник и работа физика 11 класс Новый

Чтобы рассчитать работу "a", которую выполняет тепловой двигатель за один цикл, нам нужно использовать формулу для коэффициента полезного действия (КПД) теплового двигателя. КПД определяется как отношение работы, выполняемой двигателем, к количеству теплоты, получаемой от нагревателя. Формула выглядит следующим образом:

N = a / Q1

где:

• N - коэффициент полезного действия (в нашем случае 40% или 0,4),
• a - работа, выполняемая двигателем за один цикл,
• Q1 - количество теплоты, получаемой от нагревателя.

Также нам известно, что количество теплоты, отдаваемое холодильнику, равно q = 200 Дж. Согласно первому закону термодинамики, можно записать следующий баланс теплоты:

Q1 = a + q

Теперь мы можем выразить Q1 через a и q:

Q1 = a + 200

Теперь подставим это выражение для Q1 в формулу КПД:

N = a / (a + 200)

Теперь подставим известное значение КПД:

0,4 = a / (a + 200)

Теперь мы можем решить это уравнение относительно a. Умножим обе стороны на (a + 200):

0,4 * (a + 200) = a

Раскроем скобки:

0,4a + 80 = a

Теперь перенесем все слагаемые, содержащие a, в одну сторону:

80 = a - 0,4a

Это можно записать как:

80 = 0,6a

Теперь найдем a, разделив обе стороны на 0,6:

a = 80 / 0,6

Теперь вычислим значение:

a ≈ 133,33 Дж

Таким образом, работа, которую выполняет тепловой двигатель за один цикл, составляет примерно 133,33 Дж.