Тепловая машина — это устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую работу. Она работает по циклу, в котором получает теплоту от нагревателя, совершает работу и отдает оставшуюся теплоту холодильнику. Эффективность тепловой машины оценивается с помощью коэффициента полезного действия (КПД), который показывает, какая часть полученной от нагревателя энергии была преобразована в работу.
КПД тепловой машины определяется формулой:
[
\eta = \frac{A}{Q_1} \times 100\%
]
где:
- (\eta) — КПД тепловой машины,
- (A) — работа, совершенная машиной за цикл,
- (Q_1) — количество теплоты, полученное от нагревателя.
Работа, совершенная тепловой машиной, может быть найдена как разность между количеством теплоты, полученной от нагревателя, и количеством теплоты, отданной холодильнику:
[
A = Q_1 - Q_2
]
где:
- (Q_2) — количество теплоты, отданное холодильнику.
Подставим данные из условия задачи:
- (Q_1 = 800\, \text{Дж}),
- (Q_2 = 600\, \text{Дж}).
Тогда работа, совершенная машиной, равна:
[
A = 800\, \text{Дж} - 600\, \text{Дж} = 200\, \text{Дж}
]
Теперь можно вычислить КПД:
[
\eta = \frac{200\, \text{Дж}}{800\, \text{Дж}} \times 100\% = 25\%
]
Таким образом, КПД данной тепловой машины составляет 25%. Это означает, что 25% энергии, полученной от нагревателя, преобразуется в полезную работу, а остальные 75% теряются в виде отходов, отданных холодильнику.