У идеальной тепловой машины Карно, если температура холодильника равна 300K, какая температура необходима для нагревателя, чтобы коэффициент полезного действия (КПД) машины составил 40%?

Физика 11 класс Тепловые машины и коэффициент полезного действия идеальная тепловая машина Карно температура холодильника температура нагревателя коэффициент полезного действия КПД физика 11 класс Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать формулу для коэффициента полезного действия (КПД) идеальной тепловой машины Карно, которая определяется как:

η = 1 - (T2 / T1)

где:

• η - коэффициент полезного действия (КПД)
• T1 - температура нагревателя (в Кельвинах)
• T2 - температура холодильника (в Кельвинах)

В нашей задаче известно, что:

• Температура холодильника T2 = 300 K
• КПД η = 40% = 0.4

Теперь подставим известные значения в формулу и решим уравнение относительно T1:

1. Сначала выразим T2 / T1 из формулы:
η = 1 - (T2 / T1) <=> T2 / T1 = 1 - η
2. Подставим значение КПД:
T2 / T1 = 1 - 0.4 = 0.6
3. Теперь подставим T2:
300 K / T1 = 0.6
4. Умножим обе стороны уравнения на T1:
300 K = 0.6 * T1
5. Теперь найдем T1:
T1 = 300 K / 0.6
6. Выполним деление:
T1 = 500 K

Таким образом, температура, необходимая для нагревателя, составляет 500 K.