Тепловая машина за один цикл совершает работу 25 Дж и отдает холодильнику количество теплоты 75 Дж. Температура нагревателя этой машины 600 К, а температура холодильника 300 К. Во сколько раз КПД идеальной тепловой машины, работающей при тех же температурах нагревателя и холодильника, больше КПД рассматриваемой тепловой машины?
от

1 Ответ

Дано:
Тепловая машина:
- Работа (работа машины) = 25 Дж
- Количество теплоты, отданное холодильнику (Q_х) = 75 Дж
- Температура нагревателя (T_н) = 600 K
- Температура холодильника (T_х) = 300 K

Найти:
Во сколько раз КПД идеальной тепловой машины, работающей при тех же температурах нагревателя и холодильника, больше КПД рассматриваемой тепловой машины?

Решение:
Используем формулу для КПД тепловой машины:

КПД = 1 - (Q_х / Q_н)

где Q_н - количество теплоты, полученное от нагревателя.

Из уравнения Карно мы знаем, что КПД идеальной тепловой машины равен:

КПД_идеальной = 1 - (T_х / T_н)

Сначала найдем количество теплоты, полученное от нагревателя:

Q_н = работа + Q_х
Q_н = 25 + 75 = 100 Дж

Теперь рассчитаем КПД рассматриваемой тепловой машины:

КПД_рассматриваемой = 1 - (Q_х / Q_н)
КПД_рассматриваемой = 1 - (75 / 100) = 1 - 0,75 = 0,25

Теперь рассчитаем КПД идеальной тепловой машины:

КПД_идеальной = 1 - (T_х / T_н)
КПД_идеальной = 1 - (300 / 600) = 1 - 0,5 = 0,5

Теперь найдем, во сколько раз КПД идеальной тепловой машины больше КПД рассматриваемой тепловой машины:

Ответ:
КПД_идеальной / КПД_рассматриваемой = 0,5 / 0,25 = 2

Таким образом, КПД идеальной тепловой машины в 2 раза больше, чем КПД рассматриваемой тепловой машины.
от