2025-09-20 01:36:44
Какой коэффициент полезного действия (КПД) имеет машина, если для расплавления 40 тонн стали при начальной температуре 20 °С было сожжено 2 тонны каменного угля, при этом удельная теплота сгорания угля составляет 2,7 · 10^7 Дж/кг?
Физика Колледж Коэффициент полезного действия (КПД) тепловых машин коэффициент полезного действия КПД машины расплавление стали каменный уголь удельная теплота сгорания физика 12 класс расчет КПД Энергия температура сталь уголь Новый
2025-09-20 01:36:58
Чтобы найти коэффициент полезного действия (КПД) машины, нам нужно рассчитать, сколько энергии было использовано для расплавления стали, и сколько энергии было получено от сжигания угля.
Шаг 1: Рассчитаем энергию, полученную от сжигания угля.
- Удельная теплота сгорания угля: 2,7 · 10^7 Дж/кг.
- Масса сожженного угля: 2 тонны = 2000 кг.
- Энергия, полученная от сжигания угля (Q_уголь):
- Q_уголь = масса угля * удельная теплота сгорания = 2000 кг * 2,7 · 10^7 Дж/кг.
Теперь произведем расчет:
- Q_уголь = 2000 * 2,7 · 10^7 = 5,4 · 10^10 Дж.
Шаг 2: Рассчитаем энергию, необходимую для расплавления стали.
- Масса стали: 40 тонн = 40000 кг.
- Для расплавления стали необходимо знать удельную теплоту плавления стали. Обычно она составляет около 270 кДж/кг.
- Энергия, необходимая для расплавления стали (Q_сталь):
- Q_сталь = масса стали * удельная теплота плавления = 40000 кг * 270000 Дж/кг.
Теперь произведем расчет:
- Q_сталь = 40000 * 270000 = 1,08 · 10^10 Дж.
Шаг 3: Рассчитаем КПД машины.
- КПД (η) = (полезная энергия / затраченная энергия) * 100%.
- Полезная энергия = Q_сталь, затраченная энергия = Q_уголь.
- η = (Q_сталь / Q_уголь) * 100%.
Теперь подставим найденные значения:
- η = (1,08 · 10^10 Дж / 5,4 · 10^10 Дж) * 100%.
Произведем расчет:
- η = (1,08 / 5,4) * 100% ≈ 20%.
Ответ: Коэффициент полезного действия (КПД) машины составляет примерно 20%.