Вычислите работу, совершённую тепловым двигателем, имеющим К.П.Д. 40%, если количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя, равно 60 кДж.

Дано:

• КПД теплового двигателя: $\eta = 40\% = 0{,}4$

• Количество теплоты, полученное от нагревателя: $Q_1 = 60$ кДж

• Работа двигателя: $A$ — ?

Решение:

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя показывает, какая часть полученной от нагревателя теплоты превращается в полезную механическую работу.

КПД теплового двигателя определяется по формуле:

где:

• $\eta$ — КПД двигателя;

• $A$ — полезная работа, совершённая двигателем;

• $Q_1$ — количество теплоты, полученное от нагревателя.

Чтобы найти работу двигателя, преобразуем формулу:

Подставим известные значения:

Переведём полученное значение в джоули:

Ответ: $A = 24$ кДж (или $24000$ Дж).

Таким образом, тепловой двигатель с КПД 40% при получении 60 кДж теплоты от нагревателя совершает полезную работу, равную 24 кДж. Остальные 36 кДж теплоты передаются холодильнику (окружающей среде).