Широкое применение паровых машин в промышленности началось после изобретения в 1774 году Джеймсом Уаттом (1736 - 1819) паровой машины, в которой работа совершалась без использования атмосферного давления, что значительно сократило расход топлива. Уатт дополнил свои машины важнейшими механическими изобретениями, такими как преобразователь поступательного движения во вращательное, центробежный регулятор, маховое колесо и т. д. В 1784 году Уатт запатентовал универсальную паровую машину двойного действия, в которой пар совершал работу по обе стороны поршня. Сейчас разработано большое количество разнообразных тепловых машин, в которых реализованы различные термодинамические циклы. Тепловыми машинами являются двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, различные тепловые турбины и т. д. Тепловые машины или тепловые двигатели предназначены для получения полезной работы за счет теплоты, выделяемой вследствие химических реакций (сгорание топлива) , ядерных превращений или по другим причинам (например, вследствие нагрева солнечными лучами) Для функционирования тепловой машины обязательно необходимы следующие составляющие: нагреватель, холодильник и рабочее тело. При этом, если необходимость в наличии нагревателя и рабочего тела обычно не вызывает сомнений, то холодильник как составная часть тепловой машины в её конструкции зачастую отсутствует. В качестве холодильника выступает окружающая среда.
Сначала выразим массу 500 г = 0,5 кг, объем воды 4 л = 0,004 м^3. Выпишем из таблиц: температуру отвердевания воды 0 грС, удельную теплоту плавления льда 330000 Дж/кг, удельную теплоемкость воды 4200 Дж/(кг*грС) , плотность воды 1000 кг/м^3. Найдем теплоту поглощаемую при плавлении льда 0,5*330000 = 165000 (Дж) . Найдем массу воды 0,004*1000 = 4 (кг) . Найдем количество теплоты, выделяемое водой при охлаждении на 1 грС 4*4200 = 16800 (Дж/грС) . Найдем иэменение температуры воды при таянии льда 165000 : 16800 = 9,8 (грС) . Мы обнаружили, что вода массой 4 кг успеет остыть до температуры 30 - 9,8 = 20,2 (грС) . Теперь получится смесь воды массой 4 кг при температуре 20,2 грС с водой массой 0,5 кг при температуре 0 грС. Поскольку массы отличаются в 4 : 0,5 = 8 раз, то теплая водо в процессе установления температуры смеси изменит совю температуру в 8 раз иеньше, нежели холодная вода. Тогда установившаяся температура станет равной 20,2 * 8 : 9 = 18 (грС) . думаю так
КПД= Ап*100%/Aз=m*g*h*100%/F*2*h=m*g*100%/2*F=2000*100%/2400=83,3%
ответ КПД=83,3 %