Номер 8, страница 97 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

8. Чему равен максимальный КПД тепловой машины?

8. Максимальный теоретически возможный КПД тепловой машины был определен французским ученым Сади Карно. Он доказал, что КПД любой реальной тепловой машины, работающей между нагревателем с температурой $T_{нагревателя}$ и холодильником с температурой $T_{холодильника}$, не может превышать КПД идеальной тепловой машины (машины Карно), работающей между теми же температурами.

Этот максимальный КПД зависит только от абсолютных температур нагревателя и холодильника (измеренных в Кельвинах) и рассчитывается по формуле:

$\eta_{max} = \frac{T_{нагревателя} - T_{холодильника}}{T_{нагревателя}} = 1 - \frac{T_{холодильника}}{T_{нагревателя}}$

Из этой формулы следует, что:

• Максимальный КПД всегда меньше 1 (или 100%), так как для этого требовалось бы, чтобы температура холодильника была равна абсолютному нулю ($T_{холодильника} = 0 \text{ К}$), что практически недостижимо в соответствии с третьим началом термодинамики.
• Для повышения КПД необходимо либо увеличивать температуру нагревателя ($T_{нагревателя}$), либо понижать температуру холодильника ($T_{холодильника}$).

КПД любой реальной тепловой машины всегда меньше, чем КПД идеальной машины Карно, из-за неизбежных потерь энергии на трение, теплопроводность и другие необратимые процессы.

Ответ: Максимальный КПД тепловой машины равен $\eta_{max} = \frac{T_{нагревателя} - T_{холодильника}}{T_{нагревателя}}$, где $T_{нагревателя}$ и $T_{холодильника}$ — абсолютные температуры нагревателя и холодильника соответственно. Этот КПД всегда меньше 100%.