Яким чином можна виразити коефіцієнт корисної дії теплової машини відсотками, враховуючи, що температура нагрівання

Теплові машини та коефіцієнт корисної дії

Пояснення: Теплові машини - це пристрої, які перетворюють теплову енергію на механічну роботу.

Коефіцієнт корисної дії (η) теплової машини вимірює ефективність перетворення тепла на роботу і виражається як відношення виконаної роботи до спожитої теплоти. У цьому випадку, ми хочемо виразити коефіцієнт корисної дії відсотками.

Формула для розрахунку коефіцієнта корисної дії:

η = (Відпрацьована робота / Спожита теплота) * 100%

Для вирішення завдання нам потрібно знати величину роботи (Відпрацьована робота). В даному випадку, робота, яку виконує машина за один цикл, дорівнює 120 кДж. Тепер нам потрібно знайти спожиту теплоту.

Для цього використаємо рівняння Клаузіуса:

Qх = Qн - Р

де Qх - спожита теплота, Qн - надана теплота, Р - виконана робота.

У нашому випадку, температура нагрівання становить 500 К, а температура холодильника - 300 К.

Тому Qн = Тепература нагрівання / Температура холодильника * Виконана робота
= 500 К / 300 К * 120 кДж

Тепер ми знаємо обидві частини рівняння для коефіцієнта корисної дії, і ми можемо підставити їх у формулу:

η = (Відпрацьована робота / Спожита теплота) * 100%
= (120 кДж / (500 К / 300 К * 120 кДж)) * 100%

Після розрахунку отримаємо значення коефіцієнта корисної дії відсотками.

Приклад використання:
Задача: Яким чином можна виразити коефіцієнт корисної дії теплової машини відсотками, враховуючи, що температура нагрівання становить 500 К, температура холодильника - 300 К, а робота, яку вона виконує за один цикл, дорівнює 120 кДж?

Пояснення: Для розрахунку коефіцієнта корисної дії, спочатку знайдемо спожиту теплоту за допомогою рівняння Клаузіуса: Qх = Qн - Р. Розрахунок виходить наступним чином: Qх = 500 К / 300 К * 120 кДж. Далі, використовуючи формулу коефіцієнта корисної дії, отримаємо: η = (120 кДж / (500 К / 300 К * 120 кДж)) * 100%. Розрахуйте значення коефіцієнта корисної дії відсотками.

Рекомендації: Щоб краще зрозуміти теплові машини та коефіцієнт корисної дії, рекомендується ознайомитися з термодинамічними законами та вивчити різні типи теплових машин. Розгляньте приклади розрахунку коефіцієнта корисної дії для різних теплових машин та порівняйте їх результати.

Вправа: Яка робота виконується тепловою машиною, якщо надана теплота дорівнює 500 кДж, а спожита теплота 400 кДж?