20
Июль3. В тепловой машина за счёт 1,5 кДж деплоты, долучаемой от нагревателя, совершаєтся работа 350 Дж….
Предмет: Физика
Уровень: 10 - 11 класс
3. В тепловой машина за счёт 1,5 кДж деплоты, долучаемой от нагревателя, совершаєтся
работа 350 Дж. Определить температуру нагревателя, если температура холодильника
7°C.
Відповідь:
Пояснення:
Щоб визначити температуру нагрівника і ККД машини, нам потрібно знати температуру охолоджувача та використати формули для ККД і теплового балансу.
За умовою задачі, ідеальна машина отримує від нагрівника 60 кДж теплоти, а віддає холодильнику 30 кДж при температурі холодильника 47°С.
Температура нагрівника може бути знайдена з формули теплового балансу:
Qн = Qх + A
де Qн — кількість теплоти, що одержує машина від нагрівника; Qх — кількість теплоти, що віддає машина холодильнику; A — корисна робота машини.
При цьому корисна робота машини дорівнює різниці між кількістю теплоти, що одержує машина від нагрівника і кількістю теплоти, що віддає машина холодильнику:
A = Qн — Qх
Таким чином,
A = 60 кДж — 30 кДж = 30 кДж
Температура холодильника може бути перетворена на абсолютну шкалу Кельвіна:
Тх = 47 + 273 = 320 К
ККД машини може бути знайдений з формули:
η = A / Qн
де η — ККД машини.
Таким чином,
η = (30 кДж) / (60 кДж) = 0.5
Отже, температура нагрівника дорівнює:
Qн = Qх + A Qн = Qх + (60 кДж — 30 кДж) Qн = Qх + 30 кДж Qх = Qн — 30 кДж Qх = (60 кДж) — (30 кДж) Qх = 30 кДж
Температура нагрівника може бути знайдена з формули теплового балансу:
Qн = m * c * ΔT
де m — маса робочого тіла; c — специфічна теплоємність робочого тіла; ΔT — розниця у температурі.
Таким чином,
60 кДж = m * c * ΔT
З формули ККД можна знайти специфічну теплоємність робочого тіла:
η = (Tг — Тх)