Задачи средней трудности. В1. Температура нагревателя идеальной тепловой ма­шины 117 °С, а холодильника 27 °С

В1. Температура нагревателя идеальной тепловой ма­шины 117 °С, а холодильника 27 °С. Количество теплоты, получаемой машиной от нагревателя за 1 с, равно 60 кДж. Вычислить КПД машины, количество теплоты, отдаваемой холодильнику в 1 с, и мощность машины.

В2. В идеальной тепловой машине за счет каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совер­шается работа 300 Дж. Определить КПД машины и тем­пературу нагревателя, если температура холодильника 280 К.

В3. В идеальной тепловой машине количество теплоты, полученное от нагревателя, равно 6,3 кДж. 80 % этой теплоты передается холодильнику. Найти КПД машины и работу за один цикл.

В4. Идеальная тепловая машина получает от нагре­вателя, температура которого 500 К, за один цикл 3360 Дж теплоты. Найти количество теплоты, отдавае­мое за один цикл холодильнику, температура которого 400 К. Найти работу машины за один цикл.

В5. В цилиндре двигателя внутреннего сгорания при работе образуются газы, температура которых t₁ = 727 °С. Температура отработанного газа t₂ = 100 °С. Двигатель расходует в единицу времени массу m_t = =36 кг/ч топлива. Какую максимальную полезную мощность может развивать этот двигатель? Удельная теплота сгорания топлива q = = 43 МДж/кг.

В6. Холодильник имеет мощность 160 Вт и производительность 2,0 ккал «холода» в 1 мин. (Холодильник используется для приготов­ления льда.) Сколько тепла сообщает он за 1,0 мин комнате, в кото­рой установлен?

Задачи трудные

С1.Идеальная тепловая машина Карно, цикл кото­рой совершается в обратном направлении (холодильная машина), использует воду при 0 °С в качестве холодиль­ника и воду при 100 °С в качестве нагревателя. Сколько воды нужно заморозить в холодильнике, чтобы превра­тить в пар 500 г воды в кипятильнике?

С2. Можно ли всю теплоту, взятую от теплового резервуара превратить в работу?

С3.За время t = 1 ч в холодильнике превращается в лед при температуре t₀ = 0 °С масса воды т = 3,6 кг, имевшая начальную температуру t = = 20 °С. Какая мощ­ность N потребляется холодильником от электросети, если он отдает в окружающее пространство в единицу времени энергию Q_t = 840 Дж/с? Удельная теплоемкость воды с = 4,2 кДж/(кг×К). Удельная теплота плавления льда l= 0,33 МДж/кг.

С4.Сколько тепла выделится в комнате за 4 ч работы холодильника, потребляющего мощность W = 90 Вт, если его производительность – 2,0 кг льда при температуре Т₁ = 271 К в сутки, а охлаждение начинается с температуры Т = 293 К. Удельная теплота плавления льда l = =3,34×10⁵ Дж/кг, теплоемкость воды с_в = 4,2×10³ Дж/(кг×К); теплоемкость льда с_л = =2,1×10³ Дж/(кг×К).

С5.Определите отношение h₁/h₂ коэффициентов полезного действия двух циклических про­цессов, проведенных с идеаль­ным газом (рис. 12.16), первый процесс 1—2—3—4—1, второй процесс 5—6—7—4—5.

Рис. 12.16 Рис. 12.17

С6.На диаграмме (рис. 12.17) изображены два цикла, которые проводят с одноатомным идеальным газом: 1—2—3—1 и 1—3—4—1. У какого из циклов КПД больше и во сколько раз?