Question

В ідеальному тепловому двигуні температура нагрівника 477° С, а температура холодильника 27° С. Знайти ККД двигуна. 

Answer 1

Кпд=(T1-T2)*100/T1=(750-300)*100/750=60%

Answer 2

Щоб знайти ККД (коефіцієнт корисної дії) ідеального теплового двигуна, необхідно знайти спочатку максимально можливу роботу, яку може виконати двигун за заданих умов.

Максимально можлива робота (W) ідеального теплового двигуна може бути визначена за допомогою формули Карно:

W = Qх - Qн,

де Qх - тепло, яке підводиться до нагрівника, а Qн - тепло, яке відводиться від холодильника.

Тепер знаходячи роботу W ідеального теплового двигуна та тепло, яке підводиться до нагрівника, можна обчислити ККД:

η = W / Qх

Отже, спочатку необхідно визначити тепло, яке підводиться до нагрівника. За другим законом термодинаміки відомо, що тепло не може перетікати само з собою від холодного тіла до гарячого тіла. Отже, необхідно використовувати роботу зовнішнього джерела енергії для перенесення тепла від холодного до гарячого тіла.

Таким чином, максимальна робота двигуна може бути визначена за формулою:

W = Qх - Qн = Qх - (Tн / Tх) * Qх,

де Tх - температура гарячого тіла (нагрівника), а Tн - температура холодного тіла (холодильника).

Підставляючи значення, отримуємо:

W = Qх - Qн = Qх - (Tн / Tх) * Qх = Qх * (1 - Tн / Tх) = Qх * (1 - 27 / 477) ≈ 0.943 Qх.

Тепер, щоб знайти ККД, потрібно розділити максимальну роботу на тепло, яке підводиться до нагрівника:

η = W / Qх ≈ 0.943 Qх / Qх = 0.943.

Отже, ККД ідеального теплового двигуна за цих умов становить близько 0,943 або 94,3%.