Какую максимальную полезную мощность может развить автомобиль, если его двигатель расходует 7 литров бензина за 1 час, а температура газов в камере сгорания и при выхлопе составляет 1200 К и 360 К соответственно, при этом удельная теплота сгорания бензина равна 46 МДж/кг, а плотность бензина составляет 700 кг/м³?

Физика 11 класс Термодинамика максимальная полезная мощность двигатель автомобиля расход бензина температура газов удельная теплота сгорания плотность бензина физика 11 класс Новый

Для решения задачи нам необходимо определить, какую максимальную полезную мощность может развить автомобиль, исходя из данных о расходе топлива, температуре газов и характеристиках бензина. Давайте разберем шаги решения подробнее.

Шаг 1: Найдем массу бензина, расходуемого за 1 час.

Плотность бензина составляет 700 кг/м³. Мы знаем, что автомобиль расходует 7 литров бензина в час. Сначала переведем литры в кубические метры:

• 7 литров = 7/1000 м³ = 0.007 м³

Теперь найдем массу бензина:

• Масса бензина = Плотность * Объем = 700 кг/м³ * 0.007 м³ = 4.9 кг

Шаг 2: Найдем количество теплоты, выделяющееся при сгорании этого бензина.

Удельная теплота сгорания бензина равна 46 МДж/кг. Таким образом, общее количество теплоты, выделяющееся при сгорании 4.9 кг бензина, будет:

• Q = Удельная теплота * Масса = 46 МДж/кг * 4.9 кг = 225.4 МДж

Шаг 3: Найдем эффективность преобразования тепла в работу.

Эффективность двигателя можно определить по формуле Карно, которая выглядит следующим образом:

• η = 1 - (T_холодного / T_горячего)

Где T_холодного = 360 K, а T_горячего = 1200 K. Подставим значения:

• η = 1 - (360 / 1200) = 1 - 0.3 = 0.7

Шаг 4: Найдем максимальную полезную мощность.

Теперь мы можем найти максимальную полезную мощность (P) с помощью формулы:

• P = η * Q / t

Где t = 1 час = 3600 секунд. Подставим все известные значения:

• P = 0.7 * 225.4 МДж / 3600 с = 0.7 * 225400000 Дж / 3600 с
• P ≈ 44 000 Вт = 44 кВт

Таким образом, максимальная полезная мощность, которую может развить автомобиль, составляет примерно 44 кВт.