Номер 6, страница 115, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 28. Принципы работы тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Вопросы и задания - номер 6, страница 115.

Условие.

6. Поскольку холодильником для двигателя автомобиля является окружающая среда, температура которой зимой ниже, чем летом, то можно ли ожидать увеличения КПД двигателя в зимнее время?

Решение.

Решение

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля является тепловой машиной. Коэффициент полезного действия (КПД) идеальной тепловой машины (работающей по циклу Карно) зависит от абсолютной температуры нагревателя ($T_1$) и абсолютной температуры холодильника ($T_2$). Он рассчитывается по формуле:

$η = \frac{T_1 - T_2}{T_1} = 1 - \frac{T_2}{T_1}$

В случае автомобильного двигателя нагревателем являются газы, образующиеся при сгорании топлива в цилиндрах. Его температура $T_1$ достаточно высока и в первом приближении ее можно считать постоянной. Холодильником для двигателя служит окружающая среда, температура которой $T_2$ зимой значительно ниже, чем летом.

Из формулы видно, что при уменьшении температуры холодильника $T_2$ (при постоянной температуре нагревателя $T_1$) дробь $\frac{T_2}{T_1}$ уменьшается. Следовательно, разность $1 - \frac{T_2}{T_1}$ увеличивается, что приводит к росту КПД.

Таким образом, с точки зрения термодинамики, при более низкой температуре окружающей среды (зимой) КПД двигателя должен быть выше.

Ответ: Да, можно ожидать увеличения КПД двигателя в зимнее время, поскольку КПД тепловой машины увеличивается с понижением температуры холодильника, которым для двигателя является окружающая среда.