Тепловой двигатель на каждые 5 кДж тепла, получаемого от нагревателя, выполняет работу 3 кДж. Найти количество тепла, которое он отдает холодильнику и его КПД, найти максимально возможную температуру холодильника, если температура нагревателя 1000 °C.​

Ответ:

За законом сохранения енергії, тепло, яке надходить в двигун дорівнює сумі тепла, яке він витрачає і роботі, яку він виконує:

Qн = Qх + W

де Qн - кількість тепла, що надходить в двигун від нагрівача, Qх - кількість тепла, що віддається холодильнику, W - робота, яку виконує двигун.

Максимальна ефективність (КПД) двигуна обернено пропорційна температурі холодильника, тому можна використовувати наступну формулу:

η = (1 - Tх/Tн) * 100%

де η - КПД, Tх - температура холодильника, Tн - температура нагрівача.

Підставляючи дані з умови, маємо:

Qх = Qн - W = 5 кДж - 3 кДж = 2 кДж

η = (1 - Tх/Tн) * 100% => Tх/Tн = 1 - η/100% = 1 - 0,6 = 0,4

Тому температура холодильника Tх дорівнює 0,4 від температури нагрівача Tн:

Tх = 0,4 * 1000 °C = 400 °C

Отже, двигун віддає холодильнику 2 кДж тепла і має КПД 60%.