На сколько меньше совершается работа тепловым двигателем по сравнению с количеством выделившейся теплоты при сгорании

Baronessa

27

Когда тепловой двигатель работает, он преобразует теплоту, полученную от сгорания топлива, в механическую работу. Однако, по закону сохранения энергии, не вся теплота превращается в работу, поскольку всегда есть потери энергии в виде тепла, шума, трения и других факторов.

Чтобы определить, на сколько меньше работа, совершаемая тепловым двигателем, по сравнению с выделившейся теплотой, мы можем использовать термин "КПД" (Коэффициент полезного действия), который выражает отношение механической работы, совершенной двигателем, к количеству выделенной теплоте при сгорании топлива.

КПД можно выразить следующей формулой:

\[ КПД = \frac{W}{Q_{выделенная}} \]

где \( W \) - механическая работа, совершенная тепловым двигателем, а \( Q_{выделенная} \) - количество выделенной теплоты при сгорании топлива.

Теперь предположим, что КПД теплового двигателя составляет 0,4. Это означает, что только 40% теплоты, выделенной при сгорании топлива, превращается в механическую работу.

Тогда, разница в работе будет выражаться как:

\[ \Delta W = Q_{выделенная} - W \]

Подставляя значение КПД, получим:

\[ \Delta W = Q_{выделенная} - (КПД \cdot Q_{выделенная}) \]

Сокращая, получаем:

\[ \Delta W = Q_{выделенная} \cdot (1 - КПД) \]

Таким образом, работа, совершаемая тепловым двигателем, будет меньше количества выделившейся теплоты при сгорании топлива при его работе на величину \( \Delta W = Q_{выделенная} \cdot (1 - КПД) \).

Например, если количество выделенной теплоты составляет 1000 Дж (джоулей), а КПД равен 0,4, то разница в работе будет:

\[ \Delta W = 1000 \, \text{Дж} \cdot (1 - 0,4) = 600 \, \text{Дж} \]

Таким образом, тепловой двигатель в данном случае совершает работу на 600 Дж меньше, чем количество выделившейся теплоты при сгорании топлива.