Задание Физика 8 Класс №00051465

Работу двигателя на стенде здесь не измеряли, но её можно найти по закону сохранения энергии. Теплота сгоревшего бензина разошлась на три части: полезную работу, теплоту, которую унесли отработавшие газы, и теплоту, которую забрала охлаждающая вода. Обе потери мы узнаем, а работа — то, что останется.

Сначала найдём теплоту, которую получила охлаждающая вода. Она нагрелась на $10\text{ }{}^\circ\text{С}$:

$$Q_{\text{в}} = cm\Delta t = 4\,200 \cdot 25 \cdot 10 = 1\,050\,000\text{ Дж} = 1{,}05\text{ МДж}.$$

Выхлоп в условии дан в процентах от теплоты бензина. Выразим так же и теплоту воды:

$$\dfrac{1{,}05}{4{,}2}\cdot 100\% = 25\%.$$

Газы унесли $45\%$, вода забрала $25\%$, вместе $70\%$ теплоты бензина. Всё остальное стало полезной работой, и это и есть КПД:

$$\eta = 100\% - 45\% - 25\% = 30\%.$$

Заметь: в задачах про спиртовку нагрев воды и есть польза. А у двигателя польза — работа, и теплота, ушедшая в охлаждающую воду, для него такая же потеря, как теплота выхлопа.

Проверим себя в мегаджоулях. Газы унесли $0{,}45 \cdot 4{,}2 = 1{,}89\text{ МДж}$, вода забрала $1{,}05\text{ МДж}$, на работу осталось $4{,}2 - 1{,}89 - 1{,}05 = 1{,}26\text{ МДж}$, и $\dfrac{1{,}26}{4{,}2}\cdot 100\% = 30\%$. Сходится, и для бензинового двигателя это обычный КПД.