Вопрос школьника
Тепловой двигатель за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 3 кДж, и отдаёт холодильнику 2,4 кДж. Определите КПД двигателя
Ответ от учителя
КПД (коэффициент полезного действия) теплового двигателя определяется как отношение полученной работы к затраченной энергии. В данном случае мы не знаем, сколько работы совершает двигатель, поэтому мы не можем определить его КПД напрямую. Однако, мы можем использовать закон сохранения энергии, чтобы определить количество работы, которое совершает двигатель.
Закон сохранения энергии гласит, что количество теплоты, полученной от нагревателя, должно быть равно сумме количества теплоты, отданной холодильнику и количества работы, совершенной двигателем. Таким образом, мы можем записать уравнение:
Qн = Qх + W
где Qн — количество теплоты, полученной от нагревателя (3 кДж), Qх — количество теплоты, отданной холодильнику (2,4 кДж), W — количество работы, совершенной двигателем.
Решая это уравнение относительно W, мы получаем:
W = Qн — Qх
W = 3 кДж — 2,4 кДж
W = 0,6 кДж
Таким образом, мы можем сделать вывод, что тепловой двигатель совершает работу в размере 0,6 кДж за цикл работы.
Теперь мы можем определить КПД двигателя, используя формулу:
η = W / Qн
где η — КПД, W — количество работы, совершенной двигателем (0,6 кДж), Qн — количество теплоты, полученной от нагревателя (3 кДж).
Подставляя значения, мы получаем:
η = 0,6 кДж / 3 кДж
η = 0,2 или 20%
Таким образом, КПД теплового двигателя равен 20%. Это означает, что только 20% затраченной энергии превращается в полезную работу, а остальные 80% теряются в виде тепла.
