Номер 2, страница 71, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика. Глава VI. Термодинамика. Параграф 33. Тепловые двигатели. Второй закон термодинамики - номер 2, страница 71.

Условие.

°2. За некоторое время тепловой двигатель получил от нагревателя количество теплоты, равное $5 \text{ кДж}$. Чему равно количество теплоты, отданное за это же время охладителю, если КПД теплового двигателя равен $20 \%$?

Решение 2.

Дано:

Количество теплоты от нагревателя, $Q_н = 5 \text{ кДж}$

КПД теплового двигателя, $\eta = 20 \%$

Перевод в систему СИ:

$Q_н = 5 \cdot 10^3 \text{ Дж}$

$\eta = 20 \% = 0.2$

Найти:

Количество теплоты, отданное охладителю, $Q_х$

Решение:

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя определяется по формуле:

$\eta = \frac{A}{Q_н} \cdot 100\%$

где $\text{A}$ — полезная работа, совершенная двигателем, а $Q_н$ — количество теплоты, полученное от нагревателя. Если выражать КПД в долях, формула имеет вид:

$\eta = \frac{A}{Q_н}$

По закону сохранения энергии для теплового двигателя, полезная работа равна разности между количеством теплоты, полученным от нагревателя, и количеством теплоты, отданным охладителю ($Q_х$):

$A = Q_н - Q_х$

Подставим выражение для работы в формулу КПД:

$\eta = \frac{Q_н - Q_х}{Q_н} = 1 - \frac{Q_х}{Q_н}$

Из этой формулы выразим искомое количество теплоты, отданное охладителю $Q_х$:

$\frac{Q_х}{Q_н} = 1 - \eta$

$Q_х = Q_н \cdot (1 - \eta)$

Теперь подставим числовые значения и произведем расчет:

$Q_х = 5 \cdot 10^3 \text{ Дж} \cdot (1 - 0.2) = 5000 \text{ Дж} \cdot 0.8 = 4000 \text{ Дж}$

Переведем результат обратно в килоджоули для удобства:

$4000 \text{ Дж} = 4 \text{ кДж}$

Ответ: количество теплоты, отданное за это же время охладителю, равно 4 кДж.