Какова мощность идеальной тепловой машины, передающей холодильнику 288 МДж теплоты в час, при температуре нагревателя 650 К и холодильника 300 К?

Физика 11 класс Тепловые машины и холодильники мощность тепловой машины идеальная тепловая машина холодильник 288 МДж температура нагревателя 650 К температура холодильника 300 К Новый

Для решения задачи о мощности идеальной тепловой машины, которая передает тепло холодильнику, нам нужно использовать формулы, связанные с тепловыми машинами и их эффективностью. В данном случае, мы будем использовать формулу для коэффициента полезного действия (КПД) идеальной тепловой машины, известной как цикл Карно.

Шаг 1: Определение КПД идеальной тепловой машины

Коэффициент полезного действия (КПД) идеальной тепловой машины можно рассчитать по формуле:

η = 1 - (T_h / T_c)

где:

• T_h - температура нагревателя (650 K)
• T_c - температура холодильника (300 K)

Подставим значения:

η = 1 - (650 / 300) = 1 - 2.1667 ≈ -1.1667

Однако, так как это у нас идеальная машина, мы должны использовать обратное соотношение:

η = 1 - (T_c / T_h) = 1 - (300 / 650) = 1 - 0.4615 ≈ 0.5385

Шаг 2: Определение мощности машины

Теперь, зная КПД, мы можем определить мощность машины. Мощность (P) идеальной тепловой машины рассчитывается по формуле:

P = Q / t

где:

• Q - количество теплоты (288 МДж = 288 * 10^6 Дж)
• t - время (1 час = 3600 секунд)

Подставим значения:

P = (288 * 10^6 Дж) / (3600 с) ≈ 80000 Вт

Шаг 3: Учет КПД

Поскольку это идеальная тепловая машина, мощность, которую она может передать холодильнику, будет равна:

P_холодильника = P * η

Подставим значения:

P_холодильника = 80000 Вт * 0.5385 ≈ 43080 Вт

Ответ: Мощность идеальной тепловой машины составляет примерно 43080 Вт или 43.08 кВт.