КПД двигателя (Коэффициент Полезного Действия) выражает отношение полезно совершенной работы к затраченной энергии. Мы можем использовать следующую формулу для рассчета КПД:
КПД = (полезная работа / затраченная энергия) * 100%
1) В этом случае нам дано, что двигатель совершил работу 50кДж, и если бы выполнилось полное сгорание топлива, было бы выделено 200кДж энергии.
Для решения второго вопроса нам понадобится знать удельную теплоту сгорания бензина. Предположим, что удельная теплота сгорания бензина равна 43 МДж/кг. Теперь мы может рассчитать КПД двигателя.
Когда мы анализируем изменение заряда на электрическом проводнике, то говорим о движении заряда. Такое движение заряда называется током. Вопрос говорит о том, как мы можем определить, куда будет двигаться заряд при изменении его положения на электрическом проводнике.
Чтобы ответить на этот вопрос, важно понять два основных понятия: направление тока и потенциал.
Направление тока: Ток обычно течет от положительной кабели до отрицательного. Это общепринятое конвенциональное направление тока. Если вышеупомянутая конвенция нарушается (например, в некоторых полупроводниках), то положение электронного движения должно быть указано.
Потенциал: Потенциал - это электрическая величина, которая измеряет разницу в энергии на одну единицу заряда между двумя позициями. Он измеряется в вольтах и определяет направление движения заряда. В подводимых напряжением системах обычно есть разница потенциалов, и заряды перемещаются из области с более высоким потенциалом в область с более низким потенциалом.
Теперь перейдем к решению задачи.
Для определения направления движения заряда при изменении его положения на электрическом проводнике, мы должны учитывать разницу потенциалов на разных участках проводника.
Если у нас есть участок проводника с более высоким потенциалом и участок с более низким потенциалом, то заряд будет двигаться от участка с более высоким потенциалом к участку с более низким потенциалом.
Если мы рассмотрим точечный заряд, то между точечными зарядами будет существовать электрическое поле. И если мы поместим другой заряд в это поле, он будет ощущать электрическую силу, вызванную движением заряда-источника. Если поле создается положительным зарядом, то заряды будут двигаться в направлении от положительного к отрицательному зарядам.
Например, если на проводнике есть положительно заряженный объект и мы поместим отрицательно заряженный объект рядом с ним, заряды начнут перемещаться от положительного к отрицательному, поскольку электрическое поле создаваемое положительным зарядом направлено от положительного заряда к отрицательному.
Таким образом, направление движения заряда при изменении его положения на электрическом проводнике определяется разницей в потенциале между двумя позициями. Более высокий потенциал является начальной позицией, а более низкий потенциал - конечной позицией. Заряд будет двигаться от участка с более высоким потенциалом к участку с более низким потенциалом.
КПД = (полезная работа / затраченная энергия) * 100%
1) В этом случае нам дано, что двигатель совершил работу 50кДж, и если бы выполнилось полное сгорание топлива, было бы выделено 200кДж энергии.
КПД = (50кДж / 200кДж) * 100%
КПД = 0,25 * 100% = 25%
Ответ: КПД двигателя равен 25%.
2) Теперь нам дано, что двигатель совершил полезную работу 2,1 МДж и было израсходовано 70г бензина.
Прежде чем начать рассчет, нужно преобразовать массу бензина из граммов в килограммы. 70г = 0.07кг.
КПД = (2,1 МДж / (0,07кг * удельная теплота сгорания бензина)) * 100%
Для решения второго вопроса нам понадобится знать удельную теплоту сгорания бензина. Предположим, что удельная теплота сгорания бензина равна 43 МДж/кг. Теперь мы может рассчитать КПД двигателя.
КПД = (2,1 МДж / (0,07кг * 43 МДж/кг)) * 100%
КПД = (2,1 МДж / (0,07 * 43) МДж) * 100%
КПД = (2,1 / 3,01) * 100% ≈ 69,77%
Ответ: КПД этого двигателя равен примерно 69,77%.
3) Для решения третьего вопроса нам дано, что двигатель должен совершить полезную работу 110кДж, и КПД двигателя составляет 25%.
КПД = (полезная работа / затраченная энергия) * 100%
25% = (110кДж / x) * 100%
Чтобы найти количество природного газа, необходимого для совершения данной работы, уделим обе части уравнения 100 и решим его относительно x:
25% * x = 110кДж
x = (110кДж / 25%)
x = 110кДж / 0,25
x = 440кДж
Ответ: Для совершения полезной работы в 110кДж, необходимо около 440кДж природного газа, при условии, что КПД двигателя составляет 25%.