Дано:
- Мощность двигателя P = 15 кВт = 15000 Вт
- Расход бензина за 1 час V_бензина = 5 л = 5 * 10^-3 м³
- Плотность бензина ρ = 710 кг/м³
- Энергия, выделяющаяся при сжигании бензина (теплотворная способность бензина) Q_бензина ≈ 44 МДж/кг = 44 * 10^6 Дж/кг
Найти:
КПД двигателя η.
Решение:
1. Сначала найдем массу бензина, который расходуется за 1 час:
m_бензина = ρ * V_бензина
m_бензина = 710 кг/м³ * 5 * 10^-3 м³ = 3.55 кг
2. Теперь вычислим количество теплоты, которое выделяется при сжигании этого бензина:
Q_бензина = m_бензина * Q_бензина
Q_бензина = 3.55 кг * 44 * 10^6 Дж/кг = 156200000 Дж
3. Мощность двигателя — это энергия, которую он вырабатывает за 1 секунду. За 1 час (3600 секунд) двигатель потребляет:
E_двигателя = P * 3600 с = 15000 Вт * 3600 с = 54000000 Дж
4. КПД двигателя определяется как отношение полезной энергии (энергии, вырабатываемой двигателем) к энергии, потребляемой от топлива:
η = E_двигателя / Q_бензина
η = 54000000 Дж / 156200000 Дж ≈ 0.345
Переведем в проценты:
η ≈ 0.345 * 100% ≈ 34.5%
Ответ: КПД двигателя составляет примерно 34.5%.