Для определения коэффициента полезного действия (КПД) двигателя внутреннего сгорания нам нужно рассчитать, сколько энергии было затрачено на работу и сколько энергии было получено от сжигания топлива.
- Определим энергию, получаемую от сжигания бензина.
Энергия, получаемая от сжигания топлива, рассчитывается по формуле:
[
E_{топлива} = m \cdot Q
]
где ( m ) — масса сгоревшего бензина, ( Q ) — теплота сгорания бензина. Теплота сгорания бензина составляет примерно 42 МДж/кг.
В нашем случае:
- ( m = 28 , \text{кг} )
- ( Q \approx 42 , \text{МДж/кг} = 42,000,000 , \text{Дж/кг} )
Теперь, подставим значения в формулу:
[
E_{топлива} = 28 , \text{кг} \cdot 42,000,000 , \text{Дж/кг} = 1,176,000,000 , \text{Дж}
]
- Определим механическую работу, выполненную двигателем.
Работа (или энергия), которая была выдана двигателем за 2 часа, определяется по формуле:
[
E_{мех} = P \cdot t
]
где ( P ) — мощность двигателя, ( t ) — время работы.
В нашем случае:
- ( P = 72 , \text{кВт} = 72,000 , \text{Вт} )
- ( t = 2 , \text{ч} = 2 \cdot 3600 , \text{с} = 7200 , \text{с} )
Теперь рассчитаем:
[
E_{мех} = 72,000 , \text{Вт} \cdot 7200 , \text{с} = 518,400,000 , \text{Дж}
]
- Теперь рассчитаем КПД.
КПД можно найти по формуле:
[
КПД = \frac{E_{мех}}{E_{топлива}}
]
Подставим значения:
[
КПД = \frac{518,400,000 , \text{Дж}}{1,176,000,000 , \text{Дж}} \approx 0.441
]
- Переведем в проценты:
[
КПД \approx 0.441 \cdot 100% \approx 44.1%
]
Таким образом, коэффициент полезного действия двигателя внутреннего сгорания составляет примерно 44.1%.
