Вопрос: Рабочее тело идеального теплового двигателя получило от нагревателя 50 кДж энергии при температуре 527 градусов. Каков КПД двигателя и сколько теплоты было передано на выполнение полезной работы, если температура холодильника составляет 27 градусов?

Физика 11 класс Тепловые двигатели и их эффективность Ключевые слова: идеальный тепловой двигатель КПД двигателя рабочее тело нагреватель теплота температура холодильник полезная работа физика 11 класс термодинамика Энергия кДж Новый

Давайте разберемся с задачей по тепловым двигателям и вычислим коэффициент полезного действия (КПД) и количество теплоты, переданной на выполнение полезной работы.

Шаг 1: Вычисление КПД

КПД теплового двигателя можно определить по формуле:

КПД = 1 - T2/T1

где T1 - температура нагревателя, а T2 - температура холодильника. Температуры необходимо привести к абсолютной шкале (Кельвины).

• Температура нагревателя (T1): 527 градусов Цельсия + 273 = 800 K
• Температура холодильника (T2): 27 градусов Цельсия + 273 = 300 K

Теперь подставим эти значения в формулу для КПД:

КПД = 1 - 300/800 = 1 - 0.375 = 0.625

Таким образом, КПД составляет 0.625 или 62.5%.

Шаг 2: Определение полезной работы

Теперь нам нужно определить, сколько теплоты было использовано для выполнения полезной работы. Мы знаем, что:

A = Q1 - Q2

где A - полезная работа, Q1 - теплота, полученная от нагревателя, а Q2 - теплота, отданная холодильнику.

Мы также знаем, что КПД можно выразить через полезную работу и количество теплоты, полученной от нагревателя:

КПД = A / Q1

Таким образом, можно выразить полезную работу A как:

A = КПД * Q1

Подставим известные значения:

• Q1 = 50 кДж
• КПД = 0.625

A = 0.625 * 50 = 31.25 кДж

Таким образом, количество теплоты, переданное на выполнение полезной работы, составляет 31.25 кДж.

В итоге, мы нашли, что КПД нашего теплового двигателя равен 62.5%, а количество теплоты, использованное для выполнения полезной работы, составляет 31.25 кДж.