Какова масса бензина, который израсходует тепловой двигатель с КПД 25% для выполнения полезной работы 400 кДж?

Физика 9 класс Тепловые машины и КПД масса бензина Тепловой двигатель КПД 25% полезная работа 400 кДж Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать формулу, связывающую полезную работу, КПД (коэффициент полезного действия) и количество энергии, которое потребляется от топлива. Начнем с определения необходимых параметров.

Шаг 1: Определим, что такое КПД.

КПД (η) – это отношение полезной работы (A) к затраченной энергии (Q), выраженное в процентах. Формула выглядит так:

η = A / Q

Отсюда можно выразить затраченную энергию:

Q = A / η

Шаг 2: Подставим известные значения.

• Полезная работа (A) = 400 кДж = 400000 Дж (так как 1 кДж = 1000 Дж)
• КПД (η) = 25% = 0.25 (в десятичной форме)

Теперь подставим значения в формулу:

Q = 400000 Дж / 0.25

Шаг 3: Вычислим затраченную энергию.

Q = 400000 Дж / 0.25 = 1600000 Дж

Шаг 4: Найдем массу бензина.

Теперь нам нужно узнать, сколько бензина потребуется для получения этой энергии. Для этого используем теплоту сгорания бензина. Обычно значение теплотворной способности бензина составляет около 42 МДж/кг (или 42000000 Дж/кг).

Снова используем формулу:

m = Q / q

где m - масса бензина, Q - затраченная энергия, q - теплота сгорания бензина.

Шаг 5: Подставим значения.

m = 1600000 Дж / 42000000 Дж/кг

Шаг 6: Вычислим массу бензина.

m = 1600000 / 42000000 ≈ 0.0381 кг

Таким образом, масса бензина, который израсходует тепловой двигатель для выполнения полезной работы 400 кДж с КПД 25%, составляет примерно 0.0381 кг, или 38.1 грамма.