Рассмотрение тепловых двигателей и их КПД

Это задание относится к физике, раздел термодинамика, а именно, к рассмотрению тепловых двигателей и их КПД (коэффициент полезного действия).

Дано:

• Температура нагревателя \( T_1 = 150^\circ C = 423 \, \text{K} \) (переводим в Кельвины добавлением 273).
• Температура холодильника \( T_2 = 20^\circ C = 293 \, \text{K} \).
• Количество теплоты, полученное от нагревателя \( Q_1 = 10^5 \, \text{Дж} \).

Для идеального теплового двигателя используется цикл Карно. Коэффициент полезного действия \( \eta \) цикла Карно определяется формулой:

\[ \eta = 1 - \frac{T_2}{T_1} \]

Посчитаем \( \eta \):

\[ \eta = 1 - \frac{293}{423} \approx 1 - 0.692 = 0.308 \]

Таким образом, КПД составляет 30.8%.

Работа \( A \), совершаемая двигателем, вычисляется по формуле:

\[ A = \eta \cdot Q_1 \]

Подставим значения:

\[ A = 0.308 \times 10^5 = 30800 \, \text{Дж} \]

Отсюда, идеальный тепловой двигатель совершит работу в размере 30800 Джоулей.