3 уровень: 1. При расширения газа, в результате его нагревания, в цилиндре с поперечным сечением 100 см² газу было передано количество теплоты 75 кДж теплоты, при этом давление газа было равно 15 МПа. На сколько изменилась внутренняя энергия газа, если поршень переместился на расстояние 40 см? 2. Почему КПД тепловой машины гораздо меньше 100%?

1. Дано:
(Q = 75) кДж = 75000 Дж
(S = 100) см² = 0.01 м²
(p = 15) МПа = 15 * 10^6 Па
(Δh = 40) см = 0.4 м

Работа, совершенная газом при расширении:
\(A = pΔV = p \cdot S \cdot Δh = 15 \cdot 10^6 \cdot 0.01 \cdot 0.4 = 60000\) Дж = 60 кДж

Первый закон термодинамики: (Q = ΔU + A), где (ΔU) - изменение внутренней энергии.

Тогда: (ΔU = Q - A = 75000 - 60000 = 15000) Дж = 15 кДж

Ответ: Внутренняя энергия газа увеличилась на 15 кДж.

2. КПД (коэффициент полезного действия) тепловой машины всегда меньше 100% из-за неизбежных потерь энергии. Эти потери обусловлены:
- Трение между движущимися частями машины.
- Неполное сгорание топлива.
- Рассеивание тепла в окружающую среду.
- Необратимость тепловых процессов.