Який максимально можливий ККД двигуна , у якого Т1 = 2000К , а t= 100 с ( як у автомобільного двигуна )​

Дано: m = 0,3 кг   T0 = 320 K   3P0 (до) = P0 (после)   A - ?  ΔU - ?

Решение:

1) Целесообразно разделить задачу на два отрезка: изохорный процесс и изобарный.

Ясно, что при изохорном процессе работа не совершается и нам нужно рассматривать только изобарный процесс.

Получаем: A = P ΔV.

Преобразуем по Менделееву-Клапейрону: A = m R (T - T0) / M.

По условию, конечная температура равна начальной, т.е. T = 320 K. Начальная температура T0 - это конечная температура при изохорном процессе.

Так как процесс изохорный, то по закону Шарля получаем: 

3 P0 / T0 = P0 / T <=> 3T = T0 => T = T0 / 3 = 320 / 3 = 106,6 K

Теперь можем посчитать работу газа.

A = 3*10^-1 * 8,31 * 213,4 / 32*10^-3 = 16 625, 193 Дж

2) ΔU = 0, так как изменения температуры не происходит.

M1 = 500 г
c1 = 2100 Дж/кг°с
m2 = 300 г
с2 = 540 Дж/кг°с
t2 = 100°c
t3 = 20°c

t3 - t1 -?

500 г = 0,5 кг
300 г = 0,3 кг

Раз гирька остыла до 20 градусов, значит и керосин нагрелся до 20 градусов, то есть до t3.

Для чугуна имеем:
Q2 = m2×c2×(t3-t2)

Для керосина:
Q1 = m1×c1×(t3-t1)

Уравнение теплового баланса:
Q1 + Q2 = 0

m1×c1×(t3-t1) + m2×c2×(t3-t2) = 0

t3 - t1 = -m2×c2×(t3-t2) / (m1×c1)

t3 - t1 = - 0,3 кг × 540 Дж/кг°с × (20°с - 100°с) / (2100 Дж/кг°с × 0,5 кг) ≈ 12,3°с

ответ: керосин нагрелся примерно на 12,3 градуса. (То есть его начальная температура t1 была около 7,7 градусов)