Тепловой двигатель получил от нагревателя за некоторое время количество теплоты, равное 4 МДж, а охладителю за то же самое время отдал количество теплоты, равное 3,2 МДж. Температура нагревателя равна 1000 К, а температура охладителя равна 300 К.
а)  Чему равна полезная работа, совершённая двигателем за данное время?
б)  Чему равен КПД данного двигателя?
в)  Во сколько раз максимально возможный КПД этого двигателя больше реального?
от

1 Ответ

а) Определение полезной работы, совершенной двигателем:

Полезная работа, совершенная двигателем, определяется как разница между количеством полученной и отданной теплоты: W = Q_h - Q_c, где Q_h - количество теплоты, полученное от нагревателя, Q_c - количество теплоты, отданное охладителю.

W = 4 МДж - 3.2 МДж = 0.8 МДж = 800 кДж

Ответ:
Полезная работа, совершенная двигателем за данное время, равна 800 кДж.

б) Определение КПД данного двигателя:

КПД (коэффициент полезного действия) может быть определен как отношение полезной работы к полученному количеству теплоты: η = W / Q_h.

η = 800 кДж / 4 МДж = 0.2 = 20%

Ответ:
КПД данного двигателя составляет 20%.

в) Определение разницы между максимально возможным КПД и реальным:

Максимально возможный КПД для теплового двигателя, работающего между температурами T_h и T_c, определяется как: η_max = 1 - T_c / T_h.

T_h = 1000 K, T_c = 300 K
η_max = 1 - 300 K / 1000 K = 0.7 = 70%

Разница между максимально возможным КПД и реальным:
Δη = η_max - η = 70% - 20% = 50%

Ответ:
Максимально возможный КПД этого двигателя больше реального в 2.5 раза.
от