Номер 3, страница 217, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

3. Какова роль охладителя в тепловом двигателе?

3. Роль охладителя в тепловом двигателе является ключевой и обязательной для его непрерывной работы. Согласно второму закону термодинамики, невозможно создать циклически действующий двигатель, который бы превращал в работу всю теплоту, полученную от нагревателя. Часть этой теплоты неизбежно должна быть передана телу с более низкой температурой.

Основные функции охладителя:

1. Замыкание цикла. После того как рабочее тело (например, пар в турбине) расширилось и совершило работу, его необходимо сжать и вернуть в исходное состояние, чтобы начать новый цикл. Этот процесс возврата возможен только при условии охлаждения рабочего тела, то есть при передаче части его тепловой энергии более холодному телу — охладителю. Охладитель отбирает у рабочего тела "неиспользованную" теплоту $Q_2$, понижая его температуру и давление.

2. Обеспечение возможности непрерывной работы. Без отвода тепла к охладителю двигатель мог бы совершить работу только в процессе одного расширения, после чего его работа прекратилась бы. Именно охладитель позволяет двигателю работать в непрерывном циклическом режиме.

3. Влияние на КПД. Наличие охладителя определяет максимально возможный коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя. Максимальный теоретический КПД (КПД идеального цикла Карно) зависит от температур нагревателя ($T_1$) и охладителя ($T_2$): $\eta_{max} = 1 - \frac{T_2}{T_1}$. Эта формула показывает, что для повышения КПД необходимо либо увеличивать температуру нагревателя, либо понижать температуру охладителя. В большинстве реальных двигателей роль охладителя выполняет окружающая среда (воздух или вода).

Ответ: Роль охладителя заключается в отводе от рабочего тела части теплоты, которая не была преобразована в работу, что необходимо для возврата рабочего тела в исходное состояние и обеспечения непрерывной циклической работы двигателя.