Термодинамика — Задание 20 ОГЭ по физике №00040273

Автомобиль сжёг бензин — получил энергию. Часть этой энергии двигатель превратил в механическую работу, и с этой работой машина ехала. Задача сводится к цепочке: топливо → энергия → время работы двигателя → путь.

Шаг 1. Сколько всего энергии дал бензин. При полном сгорании топлива выделяется $Q=qm$, где $q$ — удельная теплота сгорания (сколько джоулей даёт один килограмм топлива), $m$ — масса топлива. Для бензина из таблицы $q=4{,}6\cdot10^{7}\ \text{Дж/кг}$.

$Q=4{,}6\cdot10^{7}\cdot30=1{,}38\cdot10^{9}\ \text{Дж}$.

Шаг 2. Сколько из этого пошло в дело. КПД (коэффициент полезного действия) показывает, какая доля энергии превратилась в полезную механическую работу: $\eta=\dfrac{A}{Q}$, откуда $A=\eta Q$. По условию $\eta=36\,\%=0{,}36$.

$A=0{,}36\cdot1{,}38\cdot10^{9}=4{,}968\cdot10^{8}\ \text{Дж}$.

Шаг 3. Сколько времени двигатель это выдавал. Механическая мощность — это работа, делённая на время: $P=\dfrac{A}{t}$, значит $t=\dfrac{A}{P}$. Мощность переводим в ватты: $P=46\ \text{кВт}=46\,000$ Вт.

$t=\dfrac{4{,}968\cdot10^{8}}{4{,}6\cdot10^{4}}=10\,800\ \text{с}=3\ \text{ч}$.

Шаг 4. Путь. При средней скорости путь равен скорости на время: $s=\upsilon t$. Скорость дана в км/ч, время удобно взять в часах:

$s=100\cdot3=300\ \text{км}$.

Собранная в одну строку формула выглядит так: $s=\dfrac{\upsilon\eta qm}{P}$ — по ней тот же результат получается сразу.