Для начала давайте разберёмся с тем, что такое КПД (коэффициент полезного действия) тепловой машины. КПД - это отношение полезной работы, выполненной машиной, к затраченной энергии. В данном случае, КПД составляет 60%, что означает, что 60% энергии, полученной от нагревателя, идет на выполнение полезной работы.
Тепловая машина получает от нагревателя 100 Дж тепла. Сначала мы можем выяснить, сколько полезной работы (A) выполняет машина за один цикл. Для этого используем формулу:
[
A = Q_{h} \cdot \text{КПД}
]
Где (Q_{h} = 100 \text{ Дж}).
Подставим значения:
[
A = 100 \text{ Дж} \cdot 0.6 = 60 \text{ Дж}
]
Следовательно, за один цикл работы машина выполняет 60 Дж полезной работы.
Теперь нам нужно узнать, сколько теплоты (Q_c) передаётся холодильнику. Это можно рассчитать следующим образом:
[
Q_{h} = A + Q_{c}
]
Отсюда выражаем (Q_{c}):
[
Q_{c} = Q_{h} - A
]
Подставим известные значения:
[
Q_{c} = 100 \text{ Дж} - 60 \text{ Дж} = 40 \text{ Дж}
]
Теперь, чтобы найти среднюю мощность, с которой теплота передаётся холодильнику, воспользуемся формулой мощности:
[
P = \frac{Q_{c}}{t}
]
Где (t = 10) с — время работы машины. Подставим значения:
[
P = \frac{40 \text{ Дж}}{10 \text{ с}} = 4 \text{ Вт}
]
Таким образом, средняя мощность, с которой теплота передаётся холодильнику, составляет 4 Вт.
