Номер 5, страница 251 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Молекулярная физика. Глава 9. Основы термодинамики. Параграф 45. Виды тепловых двигателей. Экологические проблемы использования тепловых двигателей. Вопросы - номер 5, страница 251.

Условие.

5. Что называют холодильным коэффициентом?

Решение.

Холодильный коэффициент — это показатель эффективности холодильной машины, который определяется как отношение количества теплоты, отнятой от охлаждаемого объекта (холодного резервуара), к работе, затраченной для осуществления этого процесса.

Этот коэффициент, обозначаемый как $\text{k}$ (или $\epsilon$), рассчитывается по формуле:

$k = \frac{Q_2}{A}$

Здесь $Q_2$ — это количество теплоты, которое забирается от охлаждаемого тела (например, из внутренней камеры холодильника), а $\text{A}$ — это работа, совершаемая холодильной машиной (например, работа компрессора) для переноса этой теплоты.

В соответствии с первым началом термодинамики, работа, совершаемая машиной, равна разности между количеством теплоты $Q_1$, отданной более горячему телу (окружающей среде), и количеством теплоты $Q_2$, полученной от более холодного тела: $A = Q_1 - Q_2$. Таким образом, формулу для холодильного коэффициента можно также записать в виде:

$k = \frac{Q_2}{Q_1 - Q_2}$

Для идеальной холодильной машины, работающей по обратному циклу Карно, максимальный холодильный коэффициент зависит только от абсолютных температур горячего ($T_1$) и холодного ($T_2$) резервуаров:

$k_{max} = \frac{T_2}{T_1 - T_2}$

В отличие от коэффициента полезного действия (КПД) тепловых двигателей, который всегда меньше 1, холодильный коэффициент обычно больше 1. Это означает, что количество отводимой теплоты превышает количество затраченной работы.

Ответ: Холодильным коэффициентом называют безразмерную физическую величину, равную отношению количества теплоты $Q_2$, отводимой от охлаждаемого тела, к работе $\text{A}$, затраченной на этот процесс ($k = Q_2/A$). Он характеризует экономичность и эффективность работы холодильной установки.