В тепловом двигателе температура холодильника составляет 350 К, а температура нагревателя равна 3073 °C. Определите максимальный возможный КПД такого двигателя (в %).

Дано:

• Температура холодильника: $T_2 = 350$ К.

• Температура нагревателя: $t_1 = 3073\ ^\circ\text{C}$.

• Максимальный КПД: $\eta_{\max}$ — ?

Решение:

Максимальный возможный КПД теплового двигателя определяется по формуле КПД идеального теплового двигателя (цикла Карно):

где:

• $T_1$ — абсолютная температура нагревателя;

• $T_2$ — абсолютная температура холодильника.

1. Переведём температуру нагревателя в кельвины:

2. Подставим значения в формулу:

Ответ: максимальный возможный КПД теплового двигателя составляет приблизительно 89,5%.

Такой КПД достижим только теоретически, в идеальном двигателе Карно. В реальных тепловых двигателях КПД всегда ниже из-за потерь энергии и необратимых процессов.