Какое количество теплоты отдает холодильнику тепловая машина, работающая по циклу Карно, если за один цикл она выполняет работу, равную 73,5 кДж, при температуре нагревателя 100°С и температуре холодильника 0°С? (Ответ: ≈201 кДж)

Физика 9 класс Тепловые машины и цикл Карно тепловая машина цикл Карно Количество теплоты работа холодильника температура нагревателя температура холодильника физика 9 класс Новый

Для решения данной задачи мы будем использовать принцип работы тепловой машины, работающей по циклу Карно. Важно помнить, что в таком цикле теплота, отданная холодильнику, и работа, выполненная машиной, связаны между собой.

Сначала обозначим известные значения:

• Работа, выполненная машиной (A) = 73,5 кДж
• Температура нагревателя (T1) = 100°С = 373 К
• Температура холодильника (T2) = 0°С = 273 К

Теперь мы можем использовать формулу, которая связывает работу, теплоты и температуры в цикле Карно:

Q1 = Q2 + A

Где:

• Q1 – теплота, получаемая от нагревателя;
• Q2 – теплота, отдаваемая холодильнику;
• A – работа, выполненная машиной.

Для нахождения Q1, мы можем использовать соотношение для коэффициента полезного действия (КПД) тепловой машины:

η = 1 - (T2 / T1)

Теперь подставим значения температур:

η = 1 - (273 / 373)

Вычислим КПД:

1. Сначала найдем отношение температур: 273 / 373 ≈ 0,731.
2. Теперь подставим это значение в формулу для КПД: η = 1 - 0,731 ≈ 0,269.

Теперь, зная КПД, мы можем выразить Q1 через работу A:

η = A / Q1

Отсюда находим Q1:

Q1 = A / η

Подставим известные значения:

Q1 = 73,5 кДж / 0,269 ≈ 273,5 кДж

Теперь мы можем найти Q2, подставив Q1 и A в первую формулу:

Q2 = Q1 - A

Q2 = 273,5 кДж - 73,5 кДж ≈ 200 кДж

Таким образом, количество теплоты, отданное холодильнику, составляет примерно 201 кДж, что соответствует данному ответу.