Чтобы определить коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины, нужно использовать формулу:
[
\eta = \frac{A}{Q_1} \times 100\%,
]
где (\eta) — КПД, (A) — работа, совершенная машиной за один цикл, а (Q_1) — количество теплоты, полученной от нагревателя.
Сначала найдем работу (A), которую совершает машина. По закону сохранения энергии, работа равна разности между теплотой, полученной от нагревателя, и теплотой, отданной холодильнику:
[
A = Q_1 - Q_2,
]
где (Q_1 = 10 \, \text{Дж}) — теплота, полученная от нагревателя, и (Q_2 = 6 \, \text{Дж}) — теплота, отданная холодильнику.
Подставим значения в формулу:
[
A = 10 \, \text{Дж} - 6 \, \text{Дж} = 4 \, \text{Дж}.
]
Теперь подставим значение работы в формулу для КПД:
[
\eta = \frac{4 \, \text{Дж}}{10 \, \text{Дж}} \times 100\% = 40\%.
]
Таким образом, коэффициент полезного действия тепловой машины составляет 40%. Это означает, что 40% полученной от нагревателя теплоты преобразуется в полезную работу, а остальная часть отдается холодильнику.