Рабочее тело тепловой машины с КПД 40% получило 5 килоджоулей теплоты. Сколько тепла было отдано холодильнику и какова температура холодильника, если температура нагревателя составляет 477 градусов Цельсия?

Физика 8 класс Тепловые машины и их эффективность тепловая машина КПД 40% 5 килоджоулей тепло холодильнику температура нагревателя 477 градусов Цельсия Новый

Давайте решим эту задачу шаг за шагом.

Сначала запишем, что КПД (коэффициент полезного действия) тепловой машины определяется по формуле:

η = A / Q1

где:

• η - КПД (в нашем случае 0.4 или 40%),
• A - работа, выполненная машиной,
• Q1 - количество теплоты, полученное от нагревателя (в нашем случае 5 кДж).

Мы знаем, что:

A = η * Q1

Подставим известные значения:

A = 0.4 * 5000 Дж = 2000 Дж

Теперь мы можем найти количество теплоты, которое было отдано холодильнику (Q2). Это можно сделать, используя закон сохранения энергии:

Q1 = A + Q2

Отсюда мы можем выразить Q2:

Q2 = Q1 - A

Теперь подставим известные значения:

Q2 = 5000 Дж - 2000 Дж = 3000 Дж

Таким образом, тепла, отданного холодильнику, равно 3000 Дж или 3 кДж.

Теперь давайте определим температуру холодильника. Для этого воспользуемся формулой для КПД тепловой машины:

η = (T1 - T2) / T1

где:

• T1 - температура нагревателя (в Кельвинах),
• T2 - температура холодильника (в Кельвинах).

Сначала преобразуем температуру нагревателя из градусов Цельсия в Кельвины:

T1 = 477 + 273.15 = 750.15 K

Теперь подставим известные значения в формулу КПД:

0.4 = (750.15 - T2) / 750.15

Умножим обе стороны уравнения на 750.15:

0.4 * 750.15 = 750.15 - T2

Теперь посчитаем:

300.06 = 750.15 - T2

Выразим T2:

T2 = 750.15 - 300.06 = 450.09 K

Теперь преобразуем температуру холодильника обратно в градусы Цельсия:

T2 = 450.09 - 273.15 ≈ 176.94 °C

Таким образом, мы нашли, что:

• Количество тепла, отданного холодильнику, составляет 3 кДж.
• Температура холодильника примерно равна 176.94 °C.