Для определения температуры нагревателя идеального теплового двигателя, можно воспользоваться формулой Карно, которая выражает КПД (коэффициент полезного действия) идеального теплового двигателя через температуры нагревателя и холодильника:
[ \eta = 1 - \frac{T_c}{T_h} ]
где:
- ( \eta ) — КПД теплового двигателя,
- ( T_c ) — температура холодильника в кельвинах,
- ( T_h ) — температура нагревателя в кельвинах.
КПД дан в задаче как 20%, что в десятичной форме будет 0.2. Температура холодильника дана как 27 градусов Цельсия. Для перевода в кельвины добавим к этому значению 273.15:
[ T_c = 27 + 273.15 = 300.15 \, K ]
Теперь подставим известные значения в формулу и найдем ( T_h ):
[ 0.2 = 1 - \frac{300.15}{T_h} ]
[ \frac{300.15}{T_h} = 1 - 0.2 ]
[ \frac{300.15}{T_h} = 0.8 ]
[ T_h = \frac{300.15}{0.8} \approx 375.19 \, K ]
Таким образом, температура нагревателя идеального теплового двигателя при КПД 20% и температуре холодильника 27 градусов Цельсия составляет примерно 375.19 кельвинов.