Номер 4, страница 190 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 5. Законы термодинамики. Параграф 5.12. Максимальный КПД тепловых двигателей - номер 4, страница 190.

Условие.

4. Какую величину называют холодильным коэффициентом?

Решение.

Холодильным коэффициентом (или коэффициентом производительности холодильной машины) называют физическую величину, которая характеризует эффективность работы холодильной установки. Эта безразмерная величина показывает, во сколько раз количество теплоты, отнятое от охлаждаемого тела (холодной камеры), превышает совершенную для этого работу.

Холодильный коэффициент обозначается буквой $\text{k}$ (или $\varepsilon$) и определяется по формуле:

$k = \frac{Q_х}{A}$

В этой формуле $Q_х$ – это количество теплоты, отводимое от холодного резервуара (например, от внутреннего пространства холодильника), а $\text{A}$ – это работа, совершаемая внешними силами (например, работа электродвигателя компрессора) для переноса этой теплоты.

Согласно первому закону термодинамики, для холодильной машины, работающей по циклу, количество теплоты $Q_н$, отданное нагревателю (окружающей среде), равно сумме теплоты, отнятой у холодильника, и совершенной работы: $Q_н = Q_х + A$. Отсюда работа $A = Q_н - Q_х$.

Таким образом, формулу для холодильного коэффициента можно записать и в другом виде:

$k = \frac{Q_х}{Q_н - Q_х}$

В отличие от коэффициента полезного действия (КПД) теплового двигателя, холодильный коэффициент может быть и, как правило, бывает больше единицы. Это не противоречит закону сохранения энергии, так как работа не превращается в теплоту, а лишь затрачивается на процесс переноса теплоты от холодного тела к горячему.

Для идеальной холодильной машины, работающей по обратному циклу Карно, холодильный коэффициент максимален и зависит только от абсолютных температур нагревателя ($T_н$) и холодильника ($T_х$):

$k_{max} = \frac{T_х}{T_н - T_х}$

Чем выше холодильный коэффициент, тем эффективнее (экономичнее) работает холодильная установка.

Ответ: Холодильный коэффициент – это физическая величина, равная отношению количества теплоты, отнятого от охлаждаемого тела, к работе, затраченной на этот процесс. Он характеризует эффективность холодильной машины.