1. Типы тепловых машин. Принцип действия тепловой машины. КПД теплового двигателя. Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве и охране окружа- ющей среды. 2. Открытие фотоэффекта. Законы фотоэффекта. 3. Задача. ЭДС меняется по закону e=50Sin5Пt. Начертите график е(т), опреде- лить собственную частоту, период колебаний ЭДС, если t=T/4.

Решение:

1. Тепловые машины — это устройства, преобразующие внутреннюю энергию топлива или других источников теплоты в механическую работу. Принцип действия: основан на циклическом процессе, включающем нагрев рабочего тела (например, пара или газа) от нагревателя, совершение работы над внешней средой и охлаждение рабочего тела холодильником. КПД (коэффициент полезного действия) — это отношение полученной полезной работы к затраченному количеству теплоты: \( \eta = \frac{A_{полн}}{Q_{нагр}} = \frac{Q_{нагр} - Q_{хол}}{Q_{нагр}} = 1 - \frac{Q_{хол}}{Q_{нагр}} \). Роль тепловых двигателей огромна: они приводят в движение транспорт (автомобили, поезда, суда), работают на электростанциях, обеспечивают работу промышленных установок. Однако их использование связано с загрязнением окружающей среды (выбросы CO2, NOx, SO2) и требует поиска более экологичных альтернатив.
2. Фотоэффект — это явление вырывания электронов из вещества под действием света (фотонов). Законы фотоэффекта (законы Эйнштейна):
   1. Число вырываемых электронов пропорционально интенсивности падающего света.
   2. Максимальная кинетическая энергия вырванных электронов не зависит от интенсивности света, а зависит от его частоты и свойств вещества: \( E_{k.max} = h\nu - A_{вых} \), где \( h \) — постоянная Планка, \( \nu \) — частота света, \( A_{вых} \) — работа выхода электрона из вещества.
   3. Существует минимальная частота \( \nu_{min} = \frac{A_{вых}}{h} \) (красная граница фотоэффекта), ниже которой фотоэффект не происходит, какой бы ни была интенсивность света.
3. Задача:
   Дано:
   \( e(t) = 50 \sin(5\pi t) \)
   Найти:
   График \( e(t) \)
   \( \nu_0 \)
   \( T \)
   
   Решение:
   Закон изменения ЭДС имеет вид: \( e(t) = E_m \sin(\omega t) \), где \( E_m \) — амплитуда ЭДС, \( \omega \) — циклическая частота.
   Сравнивая с заданным выражением, имеем:
   \( E_m = 50 \text{ В} \)
   \( \omega = 5\pi \text{ рад/с} \)
   
   1. Собственная частота (или циклическая частота):
   \( \omega = 2\pi \nu_0 \) (где \( \nu_0 \) — собственная частота)
   \[ 5\pi = 2\pi \nu_0 \]
   \[ \nu_0 = \frac{5\pi}{2\pi} = 2.5 \text{ Гц} \]
   
   2. Период колебаний:
   \[ T = \frac{1}{\nu_0} = \frac{1}{2.5} = 0.4 \text{ с} \]
   3. График:
   График будет представлять собой синусоиду с амплитудой 50 В, периодом 0.4 с, начинающуюся с нуля в момент \( t=0 \) и возрастающую.
   4. ЭДС при \( t = T/4 \):
   \[ t = \frac{T}{4} = \frac{0.4}{4} = 0.1 \text{ с} \]
   \[ e(0.1) = 50 \sin(5\pi · 0.1) = 50 \sin(0.5\pi) = 50 · 1 = 50 \text{ В} \]
   
   

   t (с)	e(t) (В)
   0	0
   0.1 (T/4)	50
   0.2 (T/2)	0
   0.3 (3T/4)	-50
   0.4 (T)	0

Ответ: Собственная частота \( \nu_0 = 2.5 \text{ Гц} \), период \( T = 0.4 \text{ с} \). График — синусоида с амплитудой 50 В. При \( t=T/4 \) ЭДС равна 50 В.