Формулы по физике 8 класс: тепловые двигатели

Тепловые двигатели преобразуют часть внутренней энергии топлива в механическую работу. Основные расчётные формулы темы описывают количество теплоты, полученное и отданное рабочим телом, полезную работу и коэффициент полезного действия двигателя.

Формулы: тепловые двигатели

Что находим	Формула	Обозначения и единицы СИ
Количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя	Q₁ = q·m	Q₁ — количество теплоты, полученное при сгорании топлива (в упрощённых задачах), Дж q — удельная теплота сгорания топлива, Дж/кг m — масса сгоревшего топлива, кг
Полезная работа теплового двигателя	A = Q₁ − Q₂	A — полезная механическая работа двигателя, Дж Q₁ — количество теплоты, полученное от нагревателя, Дж Q₂ — количество теплоты, переданное холодильнику, Дж
Коэффициент полезного действия теплового двигателя	η = A/Q₁·100% η = (Q₁ − Q₂)/Q₁·100%	η — коэффициент полезного действия теплового двигателя, % A — полезная работа двигателя, Дж Q₁ — количество теплоты, полученное от нагревателя, Дж Q₂ — количество теплоты, переданное холодильнику, Дж

Когда какую формулу применять

Формулу Q₁ = q·m применяйте, если известно количество сгоревшего топлива и его удельная теплота сгорания. Массу топлива обязательно переводите в килограммы.
Формулу A = Q₁ - Q₂ используйте для определения полезной работы двигателя. Из полученной теплоты вычитайте теплоту, переданную холодильнику.
Формулу КПД используйте, чтобы определить, какая часть полученной энергии превращается в полезную работу. Если требуется ответ в процентах, умножайте результат деления на 100%.
Формулу максимального КПД применяйте для идеального двигателя Карно. Температуры нагревателя и холодильника необходимо выражать в кельвинах, а не в градусах Цельсия.
КПД реального теплового двигателя всегда меньше 100%. Не путайте полученную теплоту Q₁ с полезной работой A.

Пример решения задачи

Тепловой двигатель получил от нагревателя 800 кДж теплоты и передал холодильнику 500 кДж. Определите КПД двигателя.

Дано:

Q₁ = 800 кДж

Q₂ = 500 кДж

η — ?

Решение:

Сначала найдём полезную работу двигателя:

A = Q₁ - Q₂ = 800 - 500 = 300 кДж.

Вычислим коэффициент полезного действия:

η = A/Q₁·100% = 300/800·100% = 37,5%.

Ответ: 37,5%.