Давай разберем задачу шаг за шагом, чтобы понять, как вычисляется коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины.
Шаг 1: Понимание понятий
Коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины — это отношение работы, выполненной машиной, к количеству теплоты, полученному от нагревателя. Он показывает, какую долю переданной теплоты удается преобразовать в полезную работу.
Формула для расчета КПД выглядит так:
\[ \text{КПД} = \frac{A}{Q_{\text{наг}}} \]
где:
- \( A \) — работа, выполненная машиной.
- \( Q_{\text{наг}} \) — количество теплоты, полученное от нагревателя.
Шаг 2: Поиск работы, выполненной машиной
Чтобы найти работу \( A \), необходимо понимать, что у нас есть данные о количестве теплоты, полученном от нагревателя \( Q_{\text{наг}} \) и о количестве теплоты, отданном холодильнику \( Q_{\text{cold}} \).
Согласно первому закону термодинамики, работа равна разнице между теплотой, полученной от нагревателя и теплотой, отданной холодильнику:
\[ A = Q_{\text{наг}} - Q_{\text{cold}} \]
Подставим известные значения из условия задачи:
- \( Q_{\text{наг}} = 200 \, \text{Дж} \)
- \( Q_{\text{cold}} = 150 \, \text{Дж} \)
Теперь найдем работу:
\[ A = 200 \, \text{Дж} - 150 \, \text{Дж} = 50 \, \text{Дж} \]
Шаг 3: Подстановка значений в формулу КПД
Теперь, когда у нас есть работа, выполненная машиной, мы можем найти КПД:
\[ \text{КПД} = \frac{A}{Q_{\text{наг}}} = \frac{50 \, \text{Дж}}{200 \, \text{Дж}} \]
Шаг 4: Вычисление
Выполним деление:
\[ \text{КПД} = \frac{50}{200} = 0.25 \]
Шаг 5: Приведение к процентам
Чтобы выразить КПД в процентах, умножим результат на 100%:
\[ \text{КПД} = 0.25 \times 100\% = 25\% \]
Ответ
Коэффициент полезного действия тепловой машины равен 25%.
Теперь ты знаешь, как вычислить КПД тепловой машины, что включает в себя понимание работы машины и отношения работы к полученной теплоте.