Физика 10 класс

Дано:
m = 30 кг
t = 2 ч
q = 29 МДж /кг
t₁ = 597°С; T₁ = 273 + 597 = 870 K
t₂ = 23°С; T₂ = 273 + 23 = 296 K
_____________________
η - ?
N - ?
Q₂ - ?

1)
Коэффициент полезного действия идеальной тепловой машины:
η = ( T₁ - T₂ )/ T₁ = ( 870 - 296 ) / 870 ≈ 0,66 или КПД = 66%
2)
Количество теплоты при сжигании угля:
Q₁ = q*m = 29*30 = 870 МДж
Полезная работа из формулы:
η = A / Q₁
A = η*Q₁ = 0,66*870 ≈ 574 МДж
Полезная мощность:
N = A / t = 574*10⁶ / (2*3600) = 79 700 Вт ≈ 80 кВт
3)
В окружающую среду выброшено:
Q₂ = Q₁ - A = 870 - 574 ≈ 300 МДж

В тепловом двигателе сжигают 30кг каменного угля за 2 часа. Удельная теплота сгорания угля 29МДж/кг, температура сгорания 597°С, температура окружающей среды 23°С. Определить КПД теплового двигателя, считая его идеальной тепловой машиной, мощность, количество теплоты, выброшенное в окружающую среду

вся энергия 30*29 = 870 МДж
КПД тепловой машины (597-23)/(597+273) = 0.66 = 66%
Полезная работа = 870*0.66 = 574.2 МДж
Мощность = 574.2*10^6/(2*3600) = 80 кВт
Теплота в окруж среду = 870-574.2 = 296 МДж
______________________
2023-03-01_10:24:55

Для определения КПД теплового двигателя необходимо знать количество выделенной энергии и количество затраченной энергии.

Количество затраченной энергии можно определить, используя удельную теплоту сгорания угля и массу сгоревшего угля:

Q1 = m * H, где
m = 30 кг - масса сгоревшего угля
H = 29 МДж/кг - удельная теплота сгорания угля

Q1 = 30 * 29 = 870 МДж

Количество выделенной энергии можно определить, используя мощность теплового двигателя и время его работы:

Q2 = P * t, где
t = 2 часа - время работы теплового двигателя

Необходимо определить мощность теплового двигателя. Для идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно, мощность можно определить по формуле:

P = Qh * (1 - Tc/Th), где
Qh - количество полученной теплоты при нагреве
Tc - температура окружающей среды
Th - температура нагрева

Таким образом, P = Q1 * (1 - Tc/Th) = 870 * (1 - (23 + 273)/(597 + 273)) = 136,4 кВт

Теперь можно определить количество выделенной энергии:

Q2 = 136,4 * 2 = 272,8 МДж

КПД теплового двигателя можно определить, используя следующую формулу:

η = Q2 / Q1

η = 272,8 / 870 ≈ 0,313

Таким образом, КПД теплового двигателя составляет около 31,3%. Количество теплоты, выброшенное в окружающую среду, можно определить, вычтя количество выделенной энергии из количества затраченной энергии:

Q3 = Q1 - Q2 = 870 - 272,8 = 597,2 МДж

Таким образом, количество теплоты, выброшенное в окружающую среду, составляет около 597,2 МДж.