10. Тепловоз с тепловой машиной, полезная мощность которой 600 кВт, а КПД 30%, расходует дизельное топливо (q = 42 · 10⁶ Дж/кг). Определите: а) массу топлива, расходуемого за 2 часа; б) какую полезную работу совершит тепловоз за это время; в) какое количество теплоты выделится при сгорании этого топлива и какая её часть составит потери.

а) За 2 часа полезная работа составит \(A = Pt\). Переведём единицы: \(P = 600000\) Вт, \(t = 7200\) с. Тогда \(A = 600000 \cdot 7200 = 4.32 \cdot 10^9\) Дж.

По формуле КПД \(\eta = A/Q\) энергия топлива \(Q = A/\eta = (4.32 \cdot 10^9)/0.3 = 14.4 \cdot 10^9\) Дж.

Масса топлива: \(m = Q/q = (14.4 \cdot 10^9)/(42 \cdot 10^6) \approx 342.9\) кг.

б) Полезная работа за 2 часа: \(4.32 \cdot 10^9\) Дж.

в) При сгорании топлива выделится \(14.4 \cdot 10^9\) Дж теплоты. Потери составляют \(Q - A = 14.4 \cdot 10^9 - 4.32 \cdot 10^9 = 10.08 \cdot 10^9\) Дж. Их доля от выделившейся теплоты равна \(10.08/14.4 = 0.7 = 70\%\).

Ответ: а) примерно 343 кг; б) 4,32 · 10⁹ Дж; в) 14,4 · 10⁹ Дж теплоты, потери — 10,08 · 10⁹ Дж, или 70%.