Номер 4, страница 217, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

4. Что такое коэффициент полезного действия теплового двигателя?

4. Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя — это физическая величина, которая характеризует эффективность работы двигателя. Она показывает, какая доля энергии, полученной от нагревателя, преобразуется в полезную механическую работу.

КПД, обозначаемый греческой буквой $\eta$ (эта), определяется как отношение полезной работы $\text{A}$, совершенной двигателем за один цикл, к количеству теплоты $Q_1$, полученному от нагревателя за тот же цикл.

Формула для расчета КПД: $\eta = \frac{A}{Q_1}$

Полезная работа, совершаемая двигателем, в соответствии с законом сохранения энергии (первым законом термодинамики для цикла) равна разности между количеством теплоты, полученным от нагревателя ($Q_1$), и количеством теплоты, отданным охладителю ($Q_2$): $A = Q_1 - Q_2$

Если подставить это выражение для работы в формулу КПД, получим еще один вариант её записи: $\eta = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1} = 1 - \frac{Q_2}{Q_1}$

КПД является безразмерной величиной, но его часто выражают в процентах. Для этого результат, полученный по формуле, умножают на 100%: $\eta = \frac{A}{Q_1} \cdot 100\%$

Так как согласно второму закону термодинамики часть теплоты ($Q_2$) всегда должна быть отдана охладителю ($Q_2 > 0$), полезная работа $\text{A}$ всегда меньше, чем полученная теплота $Q_1$. Из этого следует, что КПД любого реального теплового двигателя всегда меньше 1 (или 100%).

Ответ: Коэффициент полезного действия теплового двигателя — это отношение полезной работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя. Он является мерой эффективности преобразования тепловой энергии в механическую работу.