Номер 6, страница 112 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

6. Коэффициент полезного действия идеальной машины.

A) $ \eta = \frac{T_1 - T_2}{T_1} \cdot 100\% $

B) $ \eta = \frac{A}{Q_1} \cdot 100\% $

C) $ \eta = \frac{Q_2}{A} \cdot 100\% $

D) $ \eta = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1} \cdot 100\% $

Коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины, обозначаемый греческой буквой $η$ (эта), — это физическая величина, показывающая эффективность преобразования теплоты в механическую работу. КПД определяется как отношение полезной работы $A$, совершённой рабочим телом, к количеству теплоты $Q_1$, полученному от нагревателя.

$η = \frac{A}{Q_1}$

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов формул для КПД идеальной машины.

A) Формула $η = \frac{T_1 - T_2}{T_1} \cdot 100\%$ является формулой для расчета КПД идеальной тепловой машины (работающей по циклу Карно). В этой формуле $T_1$ — это абсолютная температура нагревателя, а $T_2$ — абсолютная температура холодильника. Данная формула определяет максимально возможный КПД, который может иметь тепловая машина, работающая в данном температурном интервале. Поскольку вопрос задан об идеальной машине, эта формула является верной.

Ответ: данная формула является верной для расчета КПД идеальной машины.

B) Формула $η = \frac{A}{Q_1} \cdot 100\%$ представляет собой фундаментальное определение коэффициента полезного действия. Она применима к любой тепловой машине, в том числе и к идеальной. Формула показывает, какая часть энергии, полученной от нагревателя ($Q_1$), была преобразована в полезную работу ($A$). Таким образом, эта формула также является верной.

Ответ: данная формула является верной для расчета КПД идеальной машины.

C) Формула $η = \frac{Q_2}{A} \cdot 100\%$ неверна для расчета КПД теплового двигателя. Она представляет собой отношение количества теплоты, отданного холодильнику ($Q_2$), к совершенной работе ($A$). Эта величина, известная как холодильный коэффициент, характеризует эффективность работы холодильной установки, задача которой — отводить тепло, совершая работу. Для теплового двигателя эта формула не имеет смысла в качестве КПД.

Ответ: данная формула не является верной для расчета КПД тепловой машины.

D) Формула $η = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1} \cdot 100\%$ является прямым следствием первого закона термодинамики, примененного к циклическому процессу. Полезная работа $A$ равна разности между количеством теплоты, полученным от нагревателя ($Q_1$), и количеством теплоты, отданным холодильнику ($Q_2$): $A = Q_1 - Q_2$. Если подставить это выражение для работы $A$ в основную формулу КПД $η = \frac{A}{Q_1}$, то мы получим $η = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1}$. Эта формула справедлива для любой тепловой машины, включая идеальную.

Ответ: данная формула является верной для расчета КПД идеальной машины.