Каково значение КПД идеальной тепловой машины, если температура нагревателя 573 К, а холодильника 300 К? Может ли работать такая тепловая машина? Поясните ответ.

Для идеальной тепловой машины (обратимой, по Карно) коэффициент полезного действия определяется только температурами нагревателя и холодильника:

Дано:
$T_{\text{наг}} = 573\ \text{К}$, $T_{\text{хол}} = 300\ \text{К}$.

Подставим:

Вычислим дробь:

Тогда:

То есть

Ответ по КПД: примерно 47,6% (или около 48%).

Может ли работать такая тепловая машина?

Да, может, потому что температура нагревателя выше, чем температура холодильника:

Тепловая машина работает за счёт того, что тепло самопроизвольно переходит от более горячего тела к более холодному. При этом часть полученного тепла может быть превращена в работу, а оставшаяся часть обязательно отводится в холодильник.

Важно подчеркнуть:

• Машина не может превратить в работу всё полученное тепло (то есть КПД не может быть 100%), потому что согласно второму закону термодинамики часть тепла неизбежно должна быть передана более холодному источнику.

• КПД идеальной (карнотовской) машины — это максимально возможный КПД при данных температурах. Реальные машины будут иметь КПД меньше из-за потерь (трение, теплопроводность, необратимости).

Итак: может работать, и её предельный (идеальный) КПД при данных температурах составляет ≈ 47,6%.