Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно, совершая за один цикл работу 2 кДж. Количество теплоты 2 кДж рабочее тело двигателя отдает за один цикл холодильнику, температура которого 17 °C. Чему равна температура нагревателя? Ответ приведите в градусах Цельсия.
💡 Пошаговый разбор и решение:
Найдем значения температуры холодильника по абсолютной шкале температур: $T_x=273 + 17=290К$ Определим, какое количество теплоты получает тепловая машина за цикл от нагревателя: $Q_н=A + Q_x$
КПД теплового двигателя равен $\eta= \frac{A}{Q_н}$ для идеальной тепловой машины $\eta= \frac{T_н - T_x}{T_н}$
Приравняем две формулы для КПД:
$\frac{T_н - T_x}{T_н} = \frac{A}{A + Q_х}$
отсюда для температуры нагревателя имеем:
$T_н= $\frac{T_x ( A + Q_х )}{Q_х}$ = $\frac{290 \cdot ( 2 + 2 ) \cdot 10 ^3}{2 \cdot 10 ^3}$ }=580К$
Переведем эту температуру в шкалу Цельсия: $T_н=580 - 273=307 ^{\circ} С$
Ответ: 307 °C.
КПД теплового двигателя равен $\eta= \frac{A}{Q_н}$ для идеальной тепловой машины $\eta= \frac{T_н - T_x}{T_н}$
Приравняем две формулы для КПД:
$\frac{T_н - T_x}{T_н} = \frac{A}{A + Q_х}$
отсюда для температуры нагревателя имеем:
$T_н= $\frac{T_x ( A + Q_х )}{Q_х}$ = $\frac{290 \cdot ( 2 + 2 ) \cdot 10 ^3}{2 \cdot 10 ^3}$ }=580К$
Переведем эту температуру в шкалу Цельсия: $T_н=580 - 273=307 ^{\circ} С$
Ответ: 307 °C.
Правильный ответ:
307 °C
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 109400 • Задание №34
Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиусом R...
ID 105484 • Задание №11
На рисунке приведена фотография электрической цепи, собранной учеником для исследования зависимости силы тока,...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 2
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | 0
Максимальный балл | 2
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 2
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | 0
Максимальный балл | 2
🔗 Другие задания линии №23 по предмету Физика:
ID 107770
При температуре 250 K и давлении $1,5 умножить на 10 в степени левая круглая скобка 5 правая кр...
ID 107771
Одноатомный идеальный газ в количестве $\nu$ молей поглощает количество теплоты 2 кДж. При этом...
ID 107772
В сосуде с небольшой трещиной находится воздух. Воздух может медленно просачиваться сквозь трещ...
ID 107773
В термос с большим количеством льда при температуре $t_1=0 градусов С$ заливают 0,5 кг воды с т...
ID 107774
КПД тепловой машины 30%. За 10 с рабочему телу машины поступает от нагревателя 3 кДж теплоты. Ч...