Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 4205
2017-10-15 
Холодильник, работающий по циклу Карно, поддерживает в камере температуру $T_{к} = 260 К$, отводя из нее за цикл работы энергию $Q_{к} = 400 Дж$. Температура радиатора холодильника равна $T_{р} = 300 К$. Какую среднюю мощность потребляет холодильник, если длительность его цикла равна $\tau = 1,5 с$?
Решение:
Если работу, совершенную тепловой машиной за один цикл, обозначить $A, Q_{н}$ - количество теплоты, полученное от нагревателя, и $Q_{х}$ - переданное машиной холодильнику так же за цикл, то на основании закона сохранения энергии можно утверждать, что $A = Q_{н} - Q_{х}$, а КПД машины можно определить из соотношения: $\eta = A/(A + Q_{х})$. С другой стороны, согласно второму закону термодинамики (в формулировке Карно) КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, определяется только абсолютными температурами нагревателя $T_{н}$ и холодильника $T_{х}$ и равно $\eta = (T_{н} - T_{х})/T_{н}$. Поскольку цикл Карно является обратимым, то те же соотношения должны быть справедливы и для холодильника, работающего по указанному циклу. Обозначив искомую мощность $N$ и учитывая, что $A = N \tau, T_{н} = T_{р}, T_{х} = T_{к}$ и $Q_{х} = Q_{к}$, после алгебраических преобразований получим: $N = (T_{р}/T_{к} - 1)Q_{к}/ \tau \approx 41 Вт$.
Холодильник, работающий по циклу Карно, поддерживает в камере температуру $T_{к} = 260 К$, отводя из нее за цикл работы энергию $Q_{к} = 400 Дж$. Температура радиатора холодильника равна $T_{р} = 300 К$. Какую среднюю мощность потребляет холодильник, если длительность его цикла равна $\tau = 1,5 с$?
Решение:
Если работу, совершенную тепловой машиной за один цикл, обозначить $A, Q_{н}$ - количество теплоты, полученное от нагревателя, и $Q_{х}$ - переданное машиной холодильнику так же за цикл, то на основании закона сохранения энергии можно утверждать, что $A = Q_{н} - Q_{х}$, а КПД машины можно определить из соотношения: $\eta = A/(A + Q_{х})$. С другой стороны, согласно второму закону термодинамики (в формулировке Карно) КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, определяется только абсолютными температурами нагревателя $T_{н}$ и холодильника $T_{х}$ и равно $\eta = (T_{н} - T_{х})/T_{н}$. Поскольку цикл Карно является обратимым, то те же соотношения должны быть справедливы и для холодильника, работающего по указанному циклу. Обозначив искомую мощность $N$ и учитывая, что $A = N \tau, T_{н} = T_{р}, T_{х} = T_{к}$ и $Q_{х} = Q_{к}$, после алгебраических преобразований получим: $N = (T_{р}/T_{к} - 1)Q_{к}/ \tau \approx 41 Вт$.
