Question

Идеальный тепловой двигатель с циклом Карно получает 80 кДж тепла от нагревателя при 4930 ° C. Холодильник имеет температуру воздуха 200С. На какой максимальной высоте эта машина может поднимать груз весом 500 кг?​

Answer 1

Для решения данной задачи по тепловому двигателю, нам необходимо воспользоваться принципом сохранения энергии.

Сначала определим работу, которую может совершить наш тепловой двигатель. Для этого воспользуемся формулой Карно:

|работа двигателя| = 1 - T1/T2),
где Т1 - температура нагревателя в Кельвинах, Т2 - температура холодильника в Кельвинах.

Для перевода градусов Цельсия в Кельвины, нам нужно прибавить 273.15:

T1 = 4930 + 273.15 = 5203.15 K
T2 = 20 + 273.15 = 293.15 K

Теперь можем подставить значения в формулу Карно:

|работа двигателя| = 1 - (5203.15/293.15) ≈ 0.822

Далее используем формулу энергии и работы для определения максимальной высоты подъёма груза:

|потенциальная энергия| = |работа двигателя| = масса груза * g * h,

где масса груза = 500 кг, g = ускорение свободного падения = 9.8 м/с^2, h - максимальная высота подъёма груза.

Теперь можно решить уравнение относительно h:

0.822 = 500 * 9.8 * h,
h ≈ 0.822 / (500 * 9.8) ≈ 0.000167 метра.

Таким образом, идеальный тепловой двигатель с циклом Карно может поднять груз высотой около 0.000167 метра.