Давайте решим эту задачу шаг за шагом.

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

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:

Подставим известные значения:

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

Отсюда мы можем выразить Q2:

Теперь подставим известные значения:

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

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

где:

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

Сначала преобразуем температуру нагревателя из градусов Цельсия в Кельвины:

Теперь подставим известные значения в формулу КПД:

Умножим обе стороны уравнения на 750.15:

Теперь посчитаем:

Выразим T2:

Теперь преобразуем температуру холодильника обратно в градусы Цельсия:

Таким образом, мы нашли, что:

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