Який максимально можливий ККД двигуна, у якого Т1=2000 К, а t=1000С (як у автомобільного двигуна) ?​

Дано:

R = 160 Ом

Т1 = 20°С

Т2 = 100°С

U = 220 В

t = 20 мин

КПД = 70%

L = 2256 кДж/кг (табличное значение удельной теплоты парообразования)

с = 4,2 кДж/кг*°С (табличное значение удельной теплоёмкости воды)

М воды - ?

Решение

Количество теплоты, выделяемое кипятильником за интервал времени 20 минут = 20*60 = 1200 секунд, равно Q = U²*Δt/R = 220²*1200/160 = 363 кДж.

Количество полезной теплоты, которая пошла на нагревание воды, равно 363*0,7 = 254,1 кДж. Оно потрачено на нагревание воды и её парообразование:

Q1 = с*Мводы*ΔТ + Мводы*L = 254,1 кДж, откуда Mводы = 254,1/(4,2*(100 - 20) + 2256) = 0,098 кг.

Уравнение теплового баланса будет выглядеть так: Q₁=Q₂, где Q₁ - количество теплоты отданное неизвестным веществом, Q₂ - количество теплоты принятое водой.

Q₁=c₁m₁(t-t₁), c₁ - теплоемкость неизвестного вещества, m₁ - масса неизвестного вещества, t - конечная температура, t₁ - начальная температура неизвестного вещества.

Q₂=c₂m₂(t-₂₁), c₂ - теплоемкость воды, m₂ - масса воды, t - конечная температура, t₂ - начальная температура воды.

c₁m₁(t-t₁)=c₂m₂(t-t₂). Отсюда c₁ = (c₂m₂(t-t₂))/(m₁(t-t₁)) = (0.4*4200*25)/(0.02*70)=30000 Дж/кг*С