3. В двигателе за счет сгорания топлива выделяется энергия, равная количеству теплоты \(Q_1=210\) кДж, и часть энергии, равная количеству теплоты \(Q_2=120\) кДж, теряется за счет контакта с окружающей средой. Вычислить работу \(A'\), совершаемую двигателем, КПД двигателя \(\eta\). Чему равна температура нагревателя \(T_1\), если температура холодильника \(t_2=12\ ^\circ\mathrm{C}\)?

Работа двигателя равна разности полученной и отданной теплоты: \(A'=Q_1-Q_2=210-120=90\) кДж.

КПД: \(\eta=\frac{A'}{Q_1}=\frac{90}{210}\approx0{,}429\), то есть около 42,9%.

Для идеальной (Карно) машины \(\eta=1-\frac{T_2}{T_1}\). Переведём температуру холодильника: \(T_2=12+273=285\) К. Тогда \(T_1=\frac{T_2}{1-\eta}=\frac{285}{1-90/210}=498{,}75\) К, или примерно 226 °C.

Ответ: \(A'=90\) кДж; \(\eta\approx42{,}9\%\); температура нагревателя — примерно 499 К (226 °C), если двигатель идеальный.