1) Рабочее тело тепловой машины с КПД 40% получило 5 кДж теплоты. Сколько тепла отдано холодильнику? Какова температура холодильника, если температура нагревателя 477°С? (Ответ: Q2=3 кДж; t2=177°C)
2) КПД идеальной тепловой машины 35%. Какова температура нагревателя, если температура холодильника 2°С? (Ответ: 150°C)
Ответы даны сразу, можно решение, пожалуйста.

Физика 10 класс Тепловые машины и их эффективность (КПД) тепловая машина КПД рабочее тело теплота холодильник температура нагревателя решение задач по физике термодинамика Новый

Давайте разберем оба задания по отдельности.

Задание 1:

У нас есть тепловая машина с коэффициентом полезного действия (КПД) 40% и рабочим телом, которое получило 5 кДж теплоты. Нам нужно найти, сколько тепла было отдано холодильнику, и определить температуру холодильника.

1. Определим работу, выполненную машиной:

КПД (η) можно выразить следующим образом:

η = A / Q1,

где A - работа, Q1 - количество теплоты, полученное от нагревателя.

Мы знаем, что η = 0.4 и Q1 = 5 кДж. Подставим значения:

0.4 = A / 5 кДж.

Следовательно, A = 0.4 * 5 кДж = 2 кДж.

2. Найдем количество теплоты, отданное холодильнику (Q2):

Согласно первому закону термодинамики, мы можем записать:

Q1 = A + Q2.

Теперь подставим известные значения:

5 кДж = 2 кДж + Q2.

Следовательно, Q2 = 5 кДж - 2 кДж = 3 кДж.

3. Теперь найдем температуру холодильника (t2):

Для этого используем формулу для КПД идеальной тепловой машины:

η = (t1 - t2) / t1,

где t1 - температура нагревателя. Нам известна температура нагревателя t1 = 477°C.

Подставим значения в формулу:

0.4 = (477 - t2) / 477.

Умножим обе стороны на 477:

0.4 * 477 = 477 - t2.

190.8 = 477 - t2.

Следовательно, t2 = 477 - 190.8 = 286.2°C.

Таким образом, мы получили, что Q2 = 3 кДж, а t2 = 286.2°C.

Задание 2:

Теперь перейдем ко второму заданию. У нас есть КПД идеальной тепловой машины, равный 35%, и температура холодильника 2°C. Нам нужно найти температуру нагревателя.

1. Сначала преобразуем температуру холодильника в Кельвины:

t2 = 2°C = 2 + 273 = 275 K.

2. Используем формулу для КПД:

η = (t1 - t2) / t1.

Подставим известные значения:

0.35 = (t1 - 275) / t1.

3. Теперь выразим t1:

0.35t1 = t1 - 275.

0.35t1 - t1 = -275.

-0.65t1 = -275.

t1 = 275 / 0.65.

t1 ≈ 423.08 K.

4. Переведем температуру нагревателя обратно в градусы Цельсия:

t1 = 423.08 K - 273 = 150.08°C.

Таким образом, мы получили, что температура нагревателя t1 ≈ 150°C.

В итоге, ответы на оба задания:

• Задание 1: Q2 = 3 кДж, t2 = 286.2°C.
• Задание 2: t1 ≈ 150°C.