За один цикл газ получает от нагревателя 75 Дж теплоты. Температура нагревателя втрое больше температуры холодильника. Определить работу, совершаемую идеальной тепловой машиной за один цикл.
от

1 Ответ

дано:  
количество теплоты, полученное от нагревателя Q_h = 75 Дж  
температура нагревателя T_h = 3 * T_c (где T_c - температура холодильника)  

найти:  
работа W, совершаемая идеальной тепловой машиной за один цикл  

решение:  
Используем закон Карно для идеальной тепловой машины, который описывает максимальную эффективность η:

η = 1 - (T_c / T_h).

Также мы знаем, что работа за цикл W равна разности теплоты, полученной от нагревателя, и теплоты, отданной холодильнику Q_c:

W = Q_h - Q_c.

1. Заменим T_h в выражении для эффективности:  
T_h = 3 * T_c.  
Тогда:

η = 1 - (T_c / (3 * T_c)) = 1 - (1/3) = 2/3.

2. Эффективность также можно выразить через работу и количество теплоты:

η = W / Q_h.

Таким образом, можем выразить работу W:

W = η * Q_h = (2/3) * Q_h.

3. Подставляем значение Q_h:

W = (2/3) * 75 Дж = 50 Дж.

ответ:  
Работа, совершаемая идеальной тепловой машиной за один цикл, составляет 50 Дж.
от