4. Идеальный тепловой двигатель получает от нагревателя в каждую секунду количество теплоты 7,2 МДж и отдает в холодильник 6,4 МДж. Каков КПД двигателя?
Скорость тела изменяется по закону v=-g*t, а высота - по закону h=h0-g*t*t/2, где ho=10 м. Решая уравнение 10-4,905*t*t=0, находим t=1,43c. Скорость максимальна в момент приземления, её величина по модулю составит 9,81*1,43=14 м/с, а кинетическая энергия E=m*v*v/2 = 196 Дж. Потенциальная энергия максимальна в начальный момент и составляет m*g*h=196, т.е. согласно закону сохранения энергии равна максимальной кинетической. При падении первая убывает, а вторая возрастает, но их сумма - полная энергия - остаётся постоянной и равной 196 Дж.
p = 760 мм. рт. ст. 760·133,3 ≈ 1·10⁵ Па
<Vкв> = 400 м/с
ρ - ?
1)
Запишем формулу среднеквадратичной скорости:
<Vкв> = √ ( 3·R·T/M)
Возведем ее в квадрат:
<Vкв>² =3·R·T/M
Отсюда:
R·T = M·<Vкв>²/3 (1)
2)
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:
p·V = m·R·T / M
Разделим на объем:
p = (m/V)·R·T / M
Учтем, что плотность ρ = m/V
p = ρ·R·T / M
Отсюда:
R·T = p·M / ρ (2)
3)
Приравняем (1) и (2):
M·<Vкв>²/3 = p·M / ρ
Отсюда:
ρ = 3·p·/ <Vкв>² (M - сократили).
Подставляем:
ρ = 3·p·/ <Vкв>² = 3·1·10⁵ / 400² ≈ 1, 9 кг/м³
Скорость максимальна в момент приземления, её величина по модулю составит 9,81*1,43=14 м/с, а кинетическая энергия E=m*v*v/2 = 196 Дж. Потенциальная энергия максимальна в начальный момент и составляет m*g*h=196, т.е. согласно закону сохранения энергии равна максимальной кинетической. При падении первая убывает, а вторая возрастает, но их сумма - полная энергия - остаётся постоянной и равной 196 Дж.