1. Тепловой двигатель получает от нагревателя 7200КДж теплоты и отдает холодильнику 5600КДж. Каков коэффициент...

1. Коэффициент полезного действия теплового двигателя можно вычислить по формуле: η = (Q1 - Q2) / Q1, где Q1 - теплота, получаемая от нагревателя, Q2 - теплота, отдаваемая холодильнику. Подставляем значения: Q1 = 7200КДж, Q2 = 5600КДж. η = (7200 - 5600) / 7200 = 1600 / 7200 = 0.2222, то есть коэффициент полезного действия равен 0.2222 или 22.22%.

2. Коэффициент полезного действия турбины можно вычислить по формуле: η = (T1 - T2) / T1, где T1 - температура пара на входе в турбину, T2 - температура пара на выходе из турбины. Переводим температуры из градусов Цельсия в Кельвины: T1 = 360 + 273 = 633K, T2 = 30 + 273 = 303K. Подставляем значения: η = (633 - 303) / 633 = 330 / 633 ≈ 0.5217, то есть коэффициент полезного действия турбины равен примерно 0.5217 или 52.17%.

Для решения этих задач необходимо воспользоваться понятиями термодинамической эффективности и коэффициентом полезного действия (КПД) тепловых процессов.

1. Коэффициент полезного действия теплового двигателя:

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя определяется как отношение полезной работы, выполненной двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя. КПД можно выразить в процентах по следующей формуле:

[ \eta = \left(1 - \frac{Q{\text{х}}}{Q{\text{н}}}\right) \times 100\% ]

где:

• ( Q_{\text{н}} ) — количество теплоты, полученное от нагревателя (в данном случае 7200 кДж),
• ( Q_{\text{х}} ) — количество теплоты, отданное холодильнику (в данном случае 5600 кДж).

Подставим значения:

[ \eta = \left(1 - \frac{5600}{7200}\right) \times 100\% = \left(1 - 0.7778\right) \times 100\% = 0.2222 \times 100\% = 22.22\% ]

Таким образом, коэффициент полезного действия двигателя составляет 22.22%.

1. Коэффициент полезного действия турбины:

Для турбины, работающей на пару, можно использовать формулу для КПД идеального цикла Карно, которая зависит от температур нагревателя и холодильника. Формула Карно определяет максимальный возможный КПД для идеального цикла:

[ \eta{\text{Карно}} = \left(1 - \frac{T{\text{х}}}{T_{\text{н}}}\right) \times 100\% ]

где:

• ( T_{\text{н}} ) — абсолютная температура нагревателя (в Кельвинах),
• ( T_{\text{х}} ) — абсолютная температура холодильника (в Кельвинах).

Переведем температуры из Цельсия в Кельвины:

• Температура нагревателя: ( 360^\circ C = 360 + 273.15 = 633.15 \, K ),
• Температура холодильника: ( 30^\circ C = 30 + 273.15 = 303.15 \, K ).

Теперь подставим значения в формулу Карно:

[ \eta_{\text{Карно}} = \left(1 - \frac{303.15}{633.15}\right) \times 100\% = \left(1 - 0.4788\right) \times 100\% = 0.5212 \times 100\% = 52.12\% ]

Таким образом, максимальный теоретический коэффициент полезного действия турбины по циклу Карно составляет 52.12%. На практике реальный КПД будет ниже из-за различных потерь и отклонений от идеальных условий.

1. КПД теплового двигателя = (полученная работа / поданная теплота) 100% КПД = ((7200 - 5600) / 7200) 100% = 22.22%

2. КПД турбины = (работа, совершаемая турбиной / энергия пара) 100% КПД = ((360 - 30) / 360) 100% = 91.67%