Номер 2, страница 132, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 33. Холодильные машины. Вопросы и задания - номер 2, страница 132.

Условие.

2. Как можно определить КПД холодильной машины?

Решение.

Решение

Эффективность холодильной машины, в отличие от теплового двигателя, характеризуется не коэффициентом полезного действия (КПД) в его классическом понимании, а специальной величиной, называемой холодильным коэффициентом (или коэффициентом производительности). Это связано с тем, что холодильный коэффициент может быть больше единицы (т.е. > 100%). Он показывает, во сколько раз количество теплоты, отнятое у охлаждаемого тела, превышает совершенную для этого работу.

Основной способ определения холодильного коэффициента ($\varepsilon$) — через количество теплоты и работу. По определению, он является отношением количества теплоты $Q_х$, отнятого от холодного источника (внутренней камеры холодильника), к работе $\text{A}$, совершенной внешними силами для осуществления этого процесса (например, работой компрессора).

$\varepsilon = \frac{Q_х}{A}$

где:
$Q_х$ – количество теплоты, забираемое от охлаждаемого тела (Дж);
$\text{A}$ – работа, совершаемая холодильной машиной (Дж).

Согласно первому закону термодинамики, работа $\text{A}$ связана с количеством теплоты $Q_х$ и количеством теплоты $Q_н$, отданным горячему источнику (окружающей среде), соотношением $A = Q_н - Q_х$. Таким образом, формулу можно записать и в таком виде:

$\varepsilon = \frac{Q_х}{Q_н - Q_х}$

Для идеальной холодильной машины, работающей по обратному циклу Карно, холодильный коэффициент можно выразить через температуры. В этом случае он достигает своего максимального теоретически возможного значения и рассчитывается через абсолютные температуры горячего источника (нагревателя) $T_н$ и холодного источника (холодильника) $T_х$.

$\varepsilon_{max} = \frac{T_х}{T_н - T_х}$

где:
$T_х$ – абсолютная температура холодильника (в Кельвинах, К);
$T_н$ – абсолютная температура нагревателя (в Кельвинах, К).

Реальный холодильный коэффициент любой машины всегда будет меньше этого максимального значения из-за неизбежных потерь энергии.

Ответ: КПД (эффективность) холодильной машины определяется через холодильный коэффициент $\varepsilon$. Его можно найти как отношение количества теплоты $Q_х$, отнятого у охлаждаемого тела, к затраченной на это работе $\text{A}$: $\varepsilon = \frac{Q_х}{A}$. Для идеальной холодильной машины, работающей по обратному циклу Карно, холодильный коэффициент определяется через абсолютные температуры холодильника $T_х$ и нагревателя (окружающей среды) $T_н$: $\varepsilon_{max} = \frac{T_х}{T_н - T_х}$.