Чтобы определить коэффициент полезного действия (КПД) двигателя автомобиля, нам нужно сначала вычислить мощность, которая аккумулируется из расходуемого топлива, и затем сопоставить её с мощностью, которую двигатель фактически вырабатывает.
Расчёт теплотворной силы топлива: Удельная теплота сгорания бензина равна 46900 кДж/кг. Поскольку двигатель расходует 15 кг бензина в час, то общее количество энергии в теплоте сгорания составляет:
\[ Q = 46900 \, \text{кДж/кг} \times 15 \, \text{кг} = 703500 \, \text{кДж} \]
Перевод энергии в кВт: Мы знаем, что 1 кВт = 1 кДж/с. Поскольку в час 3600 секунд, можем перевести полученную энергию в кВт:
\[ Q_{ч} = \frac{703500 \, \text{кДж}}{3600 \, \text{с}} \approx 195.4 \, \text{кВт} \]
Определение КПД: Теперь у нас есть мощность, вырабатываемая двигателем — 49 кВт, и количество энергии, которое мы можем получить из легко сжигаемого топлива в час — 195.4 кВт. КПД можно рассчитать, используя формулу:
\[ \text{КПД} = \frac{P_{\text{выход}}}{P_{\text{вход}}} \times 100\% \]
Подставим наши значения:
\[ \text{КПД} = \frac{49 \, \text{кВт}}{195.4 \, \text{кВт}} \times 100\% \approx 25.1\% \]
Таким образом, КПД двигателя автомобиля составляет примерно 25.1%.