Номер 321, страница 49 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Работа газа и пара при расширении. Тепловые двигатели - номер 321, страница 49.

Условие.

321. КПД теплового двигателя равен 30%. Какое количество теплоты отдает двигатель холодильнику, если его полезная работа равна 900 Дж?

Решение.

Дано:

КПД теплового двигателя, $\eta = 30\%$

Полезная работа, $A_{полезная} = 900 \text{ Дж}$

$\eta = 30\% = 0.3$

Найти:

Количество теплоты, отданное холодильнику, $Q_{2}$ — ?

Решение:

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя определяется как отношение полезной работы $A_{полезная}$ к количеству теплоты $Q_{1}$, полученному от нагревателя:

$\eta = \frac{A_{полезная}}{Q_{1}}$

Из этой формулы мы можем выразить количество теплоты, полученное от нагревателя $Q_{1}$:

$Q_{1} = \frac{A_{полезная}}{\eta}$

Подставим известные значения в формулу и вычислим $Q_{1}$:

$Q_{1} = \frac{900 \text{ Дж}}{0.3} = 3000 \text{ Дж}$

Согласно закону сохранения энергии для теплового двигателя, количество теплоты, полученное от нагревателя ($Q_{1}$), расходуется на совершение полезной работы ($A_{полезная}$) и на передачу некоторого количества теплоты холодильнику ($Q_{2}$):

$Q_{1} = A_{полезная} + Q_{2}$

Из этого соотношения выразим искомое количество теплоты, отданное холодильнику, $Q_{2}$:

$Q_{2} = Q_{1} - A_{полезная}$

Теперь подставим вычисленное значение $Q_{1}$ и известное значение $A_{полезная}$:

$Q_{2} = 3000 \text{ Дж} - 900 \text{ Дж} = 2100 \text{ Дж}$

Ответ: количество теплоты, которое двигатель отдает холодильнику, равно 2100 Дж.