Номер 3, страница 28 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава I. Тепловые явления. Параграф 4. Теплота сгорания топлива - номер 3, страница 28.

Условие.

3. Может ли КПД нагревателя быть больше 100%? Почему?

Решение.

3. Может ли КПД нагревателя быть больше 100%? Почему?

Нет, коэффициент полезного действия (КПД) любого устройства, включая нагреватель, не может быть больше 100%. Это утверждение является прямым следствием фундаментального закона физики — закона сохранения энергии.

КПД определяется как отношение полезной энергии ($Q_{полезная}$), полученной системой, к полной затраченной энергии ($Q_{затраченная}$):

$\eta = \frac{Q_{полезная}}{Q_{затраченная}} \cdot 100\%$

Согласно закону сохранения энергии, энергия не может возникать из ниоткуда и исчезать в никуда, она может только переходить из одной формы в другую. Вся затраченная энергия, подводимая к нагревателю, преобразуется в другие виды энергии. Часть этой энергии идет на выполнение полезной работы (нагрев целевого объекта), а другая часть неизбежно теряется, рассеиваясь в окружающую среду (например, в виде тепла, уходящего на нагрев корпуса прибора, проводов и окружающего воздуха).

Таким образом, полная затраченная энергия всегда равна сумме полезной энергии и потерянной энергии ($Q_{потери}$):

$Q_{затраченная} = Q_{полезная} + Q_{потери}$

Поскольку в любом реальном процессе существуют потери ($Q_{потери} > 0$), полезная энергия всегда строго меньше затраченной ($Q_{полезная} < Q_{затраченная}$). В гипотетическом идеальном случае, когда потерь нет ($Q_{потери} = 0$), полезная энергия была бы равна затраченной, и КПД достиг бы своего максимального значения — 100%.

Если бы КПД был больше 100%, это означало бы, что $Q_{полезная} > Q_{затраченная}$, то есть устройство производит больше энергии, чем потребляет. Такое устройство называется "вечным двигателем первого рода", и его существование невозможно, так как оно нарушает закон сохранения энергии.

Ответ: Нет, КПД нагревателя не может быть больше 100%, так как это противоречило бы закону сохранения энергии, согласно которому количество полученной полезной энергии не может превышать количество затраченной энергии.