Номер 329, страница 49 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Работа газа и пара при расширении. Тепловые двигатели - номер 329, страница 49.

Условие.

329. Мощность теплового двигателя увеличивается при неизменном количестве теплоты, полученном от нагревателя. Как изменяются полезная работа двигателя и количество теплоты, переданное холодильнику (см. с. 50)?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Полезная работа двигателя

Количество теплоты, переданное холодильнику

Решение.

Решение

Для ответа на поставленные вопросы воспользуемся определением коэффициента полезного действия (КПД) и первым законом термодинамики для теплового двигателя.

Полезная работа двигателя

Коэффициент полезного действия ($\eta$) теплового двигателя определяется как отношение полезной работы ($A_п$), совершаемой за цикл, к количеству теплоты, полученному от нагревателя ($Q_н$) за этот же цикл:

$\eta = \frac{A_п}{Q_н}$

Отсюда можно выразить полезную работу: $A_п = \eta \cdot Q_н$.

В условии задачи сказано, что мощность двигателя увеличивается при неизменном количестве теплоты, полученном от нагревателя. Мощность — это работа в единицу времени. Если двигатель производит большую мощность, потребляя то же количество теплоты, это означает, что он работает более эффективно. Следовательно, его КПД ($\eta$) увеличивается.

Поскольку в выражении $A_п = \eta \cdot Q_н$ количество теплоты от нагревателя $Q_н$ постоянно, а КПД $\eta$ увеличивается, то и полезная работа $A_п$ также должна увеличиваться.

Ответ: 1

Количество теплоты, переданное холодильнику

Согласно первому закону термодинамики для теплового двигателя, полезная работа за цикл равна разности между количеством теплоты, полученным от нагревателя ($Q_н$), и количеством теплоты, отданным холодильнику ($Q_х$):

$A_п = Q_н - Q_х$

Выразим из этой формулы количество теплоты, переданное холодильнику:

$Q_х = Q_н - A_п$

Из условия задачи, величина $Q_н$ постоянна. Как было установлено в предыдущем пункте, полезная работа $A_п$ увеличивается. Таким образом, из постоянной величины ($Q_н$) вычитается увеличивающаяся величина ($A_п$). В результате этого разность, то есть количество теплоты, переданное холодильнику $Q_х$, будет уменьшаться.

Ответ: 2