Тепловой двигатель получил от нагревателя в 1,5 раза большее количество теплоты, чем отдал охладителю. Во сколько раз максимально возможный КПД этого двигателя больше реального, если температура нагревателя равна 1400 К, а температура охладителя равна 300 К?
от

1 Ответ

дано:  
- температура нагревателя T1 = 1400 K  
- температура охладителя T2 = 300 K  
- количество теплоты, полученное от нагревателя Q1 = 1.5 * Q2  

найти:  
- во сколько раз максимальный КПД этого двигателя больше реального КПД   

решение:  
Сначала найдем максимальный КПД (кинетическую) теплового двигателя, работающего между двумя тепловыми резервуарами, который определяется по формуле:  
Kmax = 1 - (T2 / T1).

Теперь подставим значения температур:  
Kmax = 1 - (300 K / 1400 K)  
= 1 - 0.2143  
= 0.7857.

Теперь найдем реальный КПД (Kреальный). Реальный КПД можно определить как отношение работы, выполняемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:  
Kреальный = A / Q1.  
Работа A равна количеству теплоты, полученному от нагревателя Q1 минус количество теплоты, отданное охладителю Q2:  
A = Q1 - Q2.

Подставляя Q1 = 1.5 * Q2, получаем:  
A = 1.5 * Q2 - Q2 = 0.5 * Q2.

Следовательно, реальный КПД будет равен:  
Kреальный = (0.5 * Q2) / (1.5 * Q2)  
= 0.5 / 1.5  
= 1/3 ≈ 0.3333.

Теперь найдем, во сколько раз максимальный КПД больше реального КПД:  
Отношение = Kmax / Kреальный  
= 0.7857 / 0.3333  
≈ 2.357.

ответ:  
Максимально возможный КПД этого двигателя примерно в 2.36 раза больше реального КПД.
от