Вариант 13.3. 1. Тепловая машина имеет максимальный КПД 35%. Определить температуру нагревателя, если температура холодильника 585 К. 2. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. За один цикл рабочее тело машины получило от нагревателя 1200 Дж теплоты, совершило механическую работу, равную 500 Дж, и отдало холодильнику 800 Дж теплоты. Может ли реально существовать такая тепловая машина? Если нет, то указать, какая физическая ошибка допущена в условии задачи. 3. Что является нагревателем, рабочим телом и холодильником в двигателе внутреннего сгорания?

Для максимального КПД используем формулу Карно:

\(\eta_{\max}=1-\frac{T_{\text{х}}}{T_{\text{н}}}\).

Отсюда \(T_{\text{н}}=\frac{T_{\text{х}}}{1-\eta_{\max}}=\frac{585}{1-0.35}=900\) К.

По первому началу термодинамики за цикл работа должна равняться разности полученной и отданной теплоты:

\(A=Q_{\text{н}}-Q_{\text{х}}=1200-800=400\) Дж.

В условии указана работа 500 Дж, что нарушает сохранение энергии. Такая машина существовать не может; ошибка — в указанных значениях теплоты и работы, поскольку они не удовлетворяют балансу энергии.

Нагреватель — продукты сгорания топлива в цилиндре; рабочее тело — газообразные продукты сгорания; холодильник — окружающая среда, которой двигатель передаёт часть теплоты.