Номер 8.35, страница 48 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 8. Тепловые двигатели - номер 8.35, страница 48.

Условие.

8.35. При сгорании топлива в двигателе автомобиля, едущего с постоянной скоростью по горизонтальной дороге, выделилась энергия 200 кДж. Какая часть энергии превратилась в конечном счете в механическую, если КПД двигателя 40 %?

Решение.

Дано:

$Q_{полн} = 200$ кДж

$η = 40$ %

$Q_{полн} = 200 \cdot 10^3$ Дж
$η = 0.4$

Найти:

$\frac{A_{мех}}{Q_{полн}}$ - ?

Решение:

Коэффициент полезного действия (КПД) двигателя по определению - это отношение полезной работы, совершаемой двигателем, к общему количеству энергии, полученной от сгорания топлива. В данном случае полезной работой является механическая работа ($A_{мех}$), а общее количество энергии - это энергия, выделившаяся при сгорании топлива ($Q_{полн}$).

Формула для КПД:

$η = \frac{A_{мех}}{Q_{полн}}$

Вопрос задачи "Какая часть энергии превратилась в конечном счете в механическую" как раз и спрашивает о нахождении этого отношения $\frac{A_{мех}}{Q_{полн}}$.

Следовательно, искомая часть энергии равна КПД двигателя, выраженному в долях единицы.

Переведем КПД из процентов в доли:

$η = 40\% = \frac{40}{100} = 0.4$

Таким образом, часть энергии, превратившаяся в механическую, составляет 0.4.

Можно также вычислить абсолютное значение механической энергии, чтобы проверить результат:

$A_{мех} = η \cdot Q_{полн} = 0.4 \cdot 200 \text{ кДж} = 80 \text{ кДж}$

Тогда искомая часть равна:

$\frac{A_{мех}}{Q_{полн}} = \frac{80 \text{ кДж}}{200 \text{ кДж}} = 0.4$

Тот факт, что автомобиль движется с постоянной скоростью, означает, что вся совершаемая двигателем механическая работа идет на преодоление сил сопротивления (трения, сопротивления воздуха) и в итоге рассеивается в виде тепла в окружающую среду. Однако это не меняет того факта, что двигатель преобразовал 40% энергии топлива именно в механическую работу.

Ответ: в механическую энергию превратилась часть энергии, равная 0.4 или 40%.