Дано:
скорость v = 20 м/с
расход бензина на 1 км составляет 74 г = 0,074 кг
коэффициент полезного действия η = 30 % = 0,3
теплотворная способность бензина Q ≈ 32 МДж/кг = 32000000 Дж/кг
Найти: мощность P двигателя.
Решение:
1. Рассчитаем количество топлива, потребляемого за 1 секунду. Для этого найдем, сколько километров проезжает автомобиль за 1 секунду при заданной скорости:
S = v * t
За 1 секунду S = 20 м/с * 1 с = 20 м = 0,02 км.
2. Теперь определим, сколько бензина требуется для преодоления этого расстояния:
m_бензина = (74 г/км) * 0,02 км = 1,48 г = 0,00148 кг.
3. Теперь рассчитаем количество тепла Q, которое выделяется при сжигании этого количества бензина:
Q = m_бензина * Q
Q = 0,00148 кг * 32000000 Дж/кг = 47360 Дж.
4. Эта энергия расходуется на выполнение работы за 1 секунду, поэтому мощность P можно найти как:
P = Q / t
P = 47360 Дж / 1 с = 47360 Вт.
5. Так как КПД равен 30 %, фактическая мощность двигателя будет равна:
P_фактическая = P / η
P_фактическая = 47360 Вт / 0,3 = 157866,67 Вт.
Ответ: Мощность двигателя автомобиля составляет примерно 157867 Вт (или 157,87 кВт).