В тепловом двигателе температура холодильника составляет 323 К, а температура нагревателя равна 2013 К. Определите максимальный КПД (округли до целых) *
Для решения данной задачи нам необходимо использовать принципы прочности при растяжении и сжатии материалов. Принцип прочности говорит о том, что допускаемое напряжение в материале не должно превышать предел прочности материала. В данном случае, предел прочности равен 120 Мпа (мегапаскалям).
Первым шагом необходимо определить растягивающее напряжение в стержне. Растягивающее напряжение возникает при растягивании материала и вычисляется по формуле:
σ = F / A
где σ - напряжение, F - сила, которая действует на стержень, A - площадь поперечного сечения стержня.
В данной задаче сила не указана, поэтому предположим, что сила равна 1 кН (килоньтонне), что составляет 1000 Н (ньютонов).
Подставляя известные значения в формулу, получаем:
120 МПа = 1000 Н / A
Раскрывая единицы измерения, получаем:
120 МПа = 1000 Н / (мм^2) * A
Далее, для решения уравнения нужно выразить A. Для этого умножим обе части уравнения на A и поделим на 120 МПа:
A = (1000 Н / (мм^2)) / 120 МПа
Раскрывая единицы измерения и упрощая выражение, получаем:
A = (1000 Н/мм^2) / (120 МПа)
Сокращаем единицы измерения:
A = (1000 / 120) мм
Выполняем арифметическое вычисление:
A ≈ 8,33 мм^2
Таким образом, чтобы стержень оставался в пределах допускаемого напряжения в 120 МПа, необходимо выбрать поперечное сечение стержня, равное приблизительно 8,33 мм^2.
В случае сжатия, принцип остается таким же, только знак напряжения меняется. То есть, напряжение сжатия также должно быть меньше или равно 120 МПа. Поэтому, при использовании данного стержня в сжатом состоянии, его поперечное сечение также должно быть 8,33 мм^2.
Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся следующие величины:
- ? - расстояние между зеркалами (20')
- ? - расстояние от центра интерференционной картины до светлой полосы, которую мы хотим определить
- ? - длина волны света (540 нм)
- ?? - расстояние от зеркала до источника (20 см)
- ?? - расстояние от зеркала до экрана (2 м)
Перед тем, как начать решать задачу, нужно определить угол ?, под которым видим пятую светлую полосу относительно центра интерференционной картины, используя формулу:
? = ?? / ?,
где ? - номер светлой полосы от центра, ? - расстояние между зеркалами, а ? - длина волны света.
В данной задаче, у нас ? = 5, ? = 540 нм и ? = 20'.
Теперь, используя формулу:
? = ??? ? × (?? − ??),
мы можем вычислить расстояние от центра интерференционной картины до пятой светлой полосы.
Таким образом, решение задачи будет состоять из следующих шагов:
Первым шагом необходимо определить растягивающее напряжение в стержне. Растягивающее напряжение возникает при растягивании материала и вычисляется по формуле:
σ = F / A
где σ - напряжение, F - сила, которая действует на стержень, A - площадь поперечного сечения стержня.
В данной задаче сила не указана, поэтому предположим, что сила равна 1 кН (килоньтонне), что составляет 1000 Н (ньютонов).
Подставляя известные значения в формулу, получаем:
120 МПа = 1000 Н / A
Раскрывая единицы измерения, получаем:
120 МПа = 1000 Н / (мм^2) * A
Далее, для решения уравнения нужно выразить A. Для этого умножим обе части уравнения на A и поделим на 120 МПа:
A = (1000 Н / (мм^2)) / 120 МПа
Раскрывая единицы измерения и упрощая выражение, получаем:
A = (1000 Н/мм^2) / (120 МПа)
Сокращаем единицы измерения:
A = (1000 / 120) мм
Выполняем арифметическое вычисление:
A ≈ 8,33 мм^2
Таким образом, чтобы стержень оставался в пределах допускаемого напряжения в 120 МПа, необходимо выбрать поперечное сечение стержня, равное приблизительно 8,33 мм^2.
В случае сжатия, принцип остается таким же, только знак напряжения меняется. То есть, напряжение сжатия также должно быть меньше или равно 120 МПа. Поэтому, при использовании данного стержня в сжатом состоянии, его поперечное сечение также должно быть 8,33 мм^2.
- ? - расстояние между зеркалами (20')
- ? - расстояние от центра интерференционной картины до светлой полосы, которую мы хотим определить
- ? - длина волны света (540 нм)
- ?? - расстояние от зеркала до источника (20 см)
- ?? - расстояние от зеркала до экрана (2 м)
Перед тем, как начать решать задачу, нужно определить угол ?, под которым видим пятую светлую полосу относительно центра интерференционной картины, используя формулу:
? = ?? / ?,
где ? - номер светлой полосы от центра, ? - расстояние между зеркалами, а ? - длина волны света.
В данной задаче, у нас ? = 5, ? = 540 нм и ? = 20'.
Теперь, используя формулу:
? = ??? ? × (?? − ??),
мы можем вычислить расстояние от центра интерференционной картины до пятой светлой полосы.
Таким образом, решение задачи будет состоять из следующих шагов:
1. Вычисляем угол ?:
? = 5 × 540 нм / 20' = (5 × 540 × 10^-9 м) / (20 × 10^-3 м)
= (5 × 540 × 10^-9) / (20 × 10^-3) = (2700 × 10^-9) / (20 × 10^-3)
= 135 × 10^-9 / 10^-3 = 135 × 10^-6 радиан
2. Подставляем значение ? в формулу для ?:
? = ??? (135 × 10^-6) × (2 − 0.2)
≈ ??? (135 × 10^-6) × 1.8
3. Считаем значение тангенса:
??? (135 × 10^-6) ≈ 135 × 10^-6
4. Вычисляем значение ?:
? ≈ (135 × 10^-6) × 1.8
≈ 243 × 10^-6 метра.
Таким образом, расстояние между центром интерференционной картины и пятой светлой полосой составляет примерно 243 микрометра.