Номер 1, страница 315 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 8. Тепловые машины. Второй закон термодинамики. Параграф 56. Принцип действия холодильных машин и тепловых насосов. Упражнения - номер 1, страница 315.

Условие.

1. Холодильный коэффициент холодильника $k_x = 2$. Оцените работу $A$, которую должен совершить компрессор этого холодильника, чтобы отвести из морозильной камеры количество теплоты $Q_x = 1$ кДж. Оцените количество теплоты, которое радиатор холодильника за это время отдаст окружающему пространству.

Решение.

Дано:

Холодильный коэффициент, $k_x = 2$

Количество теплоты, отведенное из морозильной камеры, $Q_x = 1$ кДж

Перевод в систему СИ:

$Q_x = 1 \text{ кДж} = 1 \cdot 10^3 \text{ Дж} = 1000 \text{ Дж}$

Найти:

$A$ — работа компрессора

$Q_н$ — количество теплоты, отданное радиатором

Решение:

Работа A, которую должен совершить компрессор

Холодильный коэффициент $k_x$ по определению является отношением количества теплоты $Q_x$, которое отводится от охлаждаемого объекта (в данном случае, от морозильной камеры), к работе $A$, которую совершает компрессор для осуществления этого процесса.

Формула холодильного коэффициента:

$k_x = \frac{Q_x}{A}$

Из этой формулы выразим работу компрессора $A$:

$A = \frac{Q_x}{k_x}$

Подставим числовые значения из условия задачи в систему СИ:

$A = \frac{1000 \text{ Дж}}{2} = 500 \text{ Дж}$

Ответ: работа, которую должен совершить компрессор, составляет 500 Дж.

Количество теплоты, которое радиатор холодильника отдаст окружающему пространству

Согласно первому закону термодинамики, количество теплоты $Q_н$, которое холодильник отдает в окружающую среду (нагревателю), равно сумме количества теплоты $Q_x$, забранного из морозильной камеры (холодильника), и работы $A$, совершенной компрессором.

$Q_н = Q_x + A$

Подставим известные значения $Q_x$ и вычисленное значение работы $A$:

$Q_н = 1000 \text{ Дж} + 500 \text{ Дж} = 1500 \text{ Дж}$

Ответ: количество теплоты, которое радиатор холодильника отдаст окружающему пространству, составляет 1500 Дж (или 1,5 кДж).