Помогите, пожалуйста! Определите коэффициент полезного действия (КПД) двигателя автомобиля мощностью 20 кВт, который за час расходует 6.0 литров бензина (плотность - 710 кг/м³), при этом удельная теплота сгорания бензина составляет 44 МДж.

Физика 9 класс Коэффициент полезного действия (КПД) и энергия КПД двигателя мощность 20 кВт расход бензина 6.0 литров плотность бензина 710 кг/м³ удельная теплота сгорания 44 МДж Новый

Давайте разберёмся, как определить коэффициент полезного действия (КПД) двигателя автомобиля, используя данные, которые у нас есть.

Дано:

• Мощность двигателя (Р) = 20 кВт = 20 × 10³ Вт
• Время работы (t) = 1 час = 3600 секунд
• Расход бензина (V) = 6.0 литров = 0.006 м³
• Плотность бензина (ρ) = 710 кг/м³
• Удельная теплота сгорания бензина (q) = 44 МДж = 44 × 10⁶ Дж

Теперь, чтобы найти КПД, нам нужно знать полезную работу, которую выполняет двигатель, и полную энергию, которую он получает из топлива.

Шаг 1: Находим полезную работу (Aполез).

Полезная работа определяется как произведение мощности на время:

Aполез = Р × t = 20 × 10³ Вт × 3600 с = 72 × 10⁶ Дж.

Шаг 2: Находим полную энергию (Aполн.), полученную из топлива.

Для этого сначала находим массу бензина:

m = ρ × V = 710 кг/м³ × 0.006 м³ = 4.26 кг.

Теперь, используя массу и удельную теплоту сгорания, находим полную энергию:

Aполн. = m × q = 4.26 кг × 44 × 10⁶ Дж = 187.44 × 10⁶ Дж.

Шаг 3: Находим КПД (η).

Формула для вычисления КПД выглядит следующим образом:

η = (Aполез / Aполн.) × 100.

Подставим наши значения:

η = (72 × 10⁶ Дж / 187.44 × 10⁶ Дж) × 100 ≈ 38.41%.

Ответ: КПД двигателя составляет примерно 38.41%.

Таким образом, мы видим, что только около 38.41% энергии, содержащейся в бензине, превращается в полезную работу, а остальная часть теряется в виде тепла и других потерь. Это типичное значение для бензиновых двигателей, и оно показывает, как важно улучшать КПД для экономии топлива и снижения выбросов.