Номер 1, страница 105 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

1. За цикл рабочее тело теплового двигателя получает от нагревателя количество теплоты $Q_1 = 800 \text{ Дж}$ и передаёт холодильнику количество теплоты $Q_2 = -600 \text{ Дж}$. Определите термический коэффициент полезного действия теплового двигателя.

Дано:

Количество теплоты, полученное от нагревателя: $Q_1 = 800 \text{ Дж}$

Количество теплоты, переданное холодильнику: $Q_2 = -600 \text{ Дж}$

Все данные представлены в системе СИ.

Найти:

Термический коэффициент полезного действия (КПД) $\eta$.

Решение:

Термический коэффициент полезного действия теплового двигателя определяется по формуле:

$\eta = \frac{A}{Q_1}$

где $A$ – полезная работа, совершенная рабочим телом за цикл, а $Q_1$ – количество теплоты, полученное от нагревателя.

Согласно первому началу термодинамики для циклического процесса, работа $A$ равна разности между количеством теплоты, полученным от нагревателя $Q_1$, и количеством теплоты, отданным холодильнику $Q_{хол}$.

В условии задачи количество теплоты, переданное холодильнику, дано со знаком минус ($Q_2 = -600 \text{ Дж}$), так как это теплота, которую рабочее тело *отдает*. Для расчетов мы используем абсолютное значение (модуль) этой величины:

$Q_{хол} = |Q_2| = |-600 \text{ Дж}| = 600 \text{ Дж}$

Теперь найдем полезную работу, совершенную за цикл:

$A = Q_1 - Q_{хол} = 800 \text{ Дж} - 600 \text{ Дж} = 200 \text{ Дж}$

Теперь можно рассчитать КПД двигателя:

$\eta = \frac{A}{Q_1} = \frac{200 \text{ Дж}}{800 \text{ Дж}} = \frac{1}{4} = 0.25$

Коэффициент полезного действия также часто выражают в процентах:

$\eta = 0.25 \cdot 100\% = 25\%$

Ответ: термический коэффициент полезного действия теплового двигателя равен 0,25 (или 25%).