Чтобы решить задачу, необходимо использовать закон Клаузиуса, согласно которому работа, совершенная тепловой машиной, может быть оценена с помощью формулы:
[
W = Q_h \cdot \frac{T_c}{T_h - T_c}
]
где:
- ( W ) — работа, произведенная тепловой машиной,
- ( Q_h ) — количество энергии (тепла), полученное от нагревателя,
- ( T_h ) — абсолютная температура нагревателя в кельвинах,
- ( T_c ) — абсолютная температура холодильника в кельвинах.
Шаг 1: Перевести температуры в Кельвины
Температура в Кельвинах вычисляется по формуле:
[
T(K) = T(°C) + 273.15
]
Шаг 2: Подставить значения в формулу
Теперь подставим известные значения в формулу:
- ( Q_h = 150 \text{ ГДж} = 150 \times 10^9 \text{ Дж} )
- ( T_h = 573.15 \text{ K} )
- ( T_c = 373.15 \text{ K} )
Подставим эти значения в уравнение:
[
W = 150 \times 10^9 \cdot \frac{373.15}{573.15 - 373.15}
]
Шаг 3: Посчитать значение в знаменателе
Сначала вычислим разность:
[
573.15 - 373.15 = 200 \text{ K}
]
Шаг 4: Подставить все в окончательное уравнение
Теперь подставим всё в формулу:
[
W = 150 \times 10^9 \cdot \frac{373.15}{200}
]
Шаг 5: Вычислить значение
Посчитаем:
- ( \frac{373.15}{200} = 1.86575 )
- Теперь умножим:
[
W = 150 \times 10^9 \cdot 1.86575 \approx 279 \times 10^9 \text{ Дж} = 279 \text{ ГДж}
]
Итог
Таким образом, работа, произведённая тепловой машиной, составляет примерно 279 ГДж.