- Чтобы определить работу, совершенную газом, можно воспользоваться первым законом термодинамики. Этот закон гласит:
[ \Delta U = Q - A ]
где:
- (\Delta U) — изменение внутренней энергии газа,
- (Q) — количество теплоты, полученное газом,
- (A) — работа, совершенная газом.
Из условия задачи известно, что газ получил количество теплоты (Q = 300 \, Дж), и его внутренняя энергия увеличилась на (\Delta U = 200 \, Дж). Подставим эти значения в уравнение:
[ 200 \, Дж = 300 \, Дж - A ]
Решим это уравнение для (A):
[ A = 300 \, Дж - 200 \, Дж ]
[ A = 100 \, Дж ]
Следовательно, работа, совершенная газом, равна (100 \, Дж).
- КПД (коэффициент полезного действия) тепловой машины определяется следующим образом:
[ \eta = \frac{A}{Q_1} ]
где:
- (\eta) — КПД машины,
- (A) — работа, совершенная машиной за цикл,
- (Q_1) — количество теплоты, полученное от нагревателя.
Работу, совершенную машиной за цикл, можно найти как разность теплоты, полученной от нагревателя ((Q_1)) и теплоты, отданной холодильнику ((Q_2)):
[ A = Q_1 - Q_2 ]
Из условия задачи известно, что теплота, полученная от нагревателя, (Q_1 = 100 \, Дж), а теплота, отданная холодильнику, (Q_2 = 75 \, Дж). Подставим эти значения в уравнение:
[ A = 100 \, Дж - 75 \, Дж ]
[ A = 25 \, Дж ]
Теперь можем найти КПД машины:
[ \eta = \frac{25 \, Дж}{100 \, Дж} ]
[ \eta = 0.25 ]
В процентах это будет:
[ \eta = 0.25 \times 100\% = 25\% ]
Следовательно, КПД тепловой машины равен (25\%).