Какова температура нагревателя в идеальной тепловой машине, если холодильник получает 2/3 от полученной нагревателем

Содержание вопроса: Теплота и тепловые двигатели

Объяснение:
В этом вопросе у нас есть две информации: во-первых, холодильник получает 2/3 теплоты от нагревателя, и во-вторых, холодильник имеет температуру 0°C. Мы должны найти температуру нагревателя.

В идеальной тепловой машине, отношение работы двигателя к поступившей теплоте всегда одинаково и можно записать в виде:

$ \frac{W}{Q_h} = 1 - \frac{Q_c}{Q_h}$

Где W - работа, $Q_h$ - полученная нагревателем теплота, а $Q_c$ - полученная холодильником теплота.

Учитывая, что холодильник получает 2/3 теплоты, мы можем написать:

$Q_c = \frac{2}{3} Q_h$

Мы также знаем, что температура холодильника, $T_c$, равна 0°C, что можно записать в градусах Кельвина:

$T_c = 0 + 273.15 = 273.15 K$

Используя соотношение температуры и теплоты для идеальной тепловой машины:

$ \frac{W}{Q_h} = 1 - \frac{T_c}{T_h} $

где $T_h$ - температура нагревателя, мы можем переписать это уравнение:

$1 - \frac{2}{3} = \frac{273.15}{T_h}$

Теперь мы можем решить это уравнение и найти температуру нагревателя, $T_h$:

$ \frac{1}{3} = \frac{273.15}{T_h}$

$T_h = \frac{273.15}{\frac{1}{3}}$

$T_h = 819.45 K$

Таким образом, температура нагревателя в идеальной тепловой машине составляет 819.45 Кельвина.

Совет:
Теплота и тепловые машины - это сложная тема. Чтобы лучше понять эту концепцию, рекомендуется изучить основы термодинамики и узнать об основных законах сохранения энергии и энтропии. Также полезно изучить работу реальных тепловых машин и их КПД.

Проверочное упражнение:
Сколько работы будет совершено и сколько теплоты получает холодильник, если нагреватель в идеальной тепловой машине имеет температуру 400 K, а холодильник имеет температуру 100 K?