Идеальная тепловая машина, обладающая КПД 10%, использует в качестве холодильника резервуар со льдом при температуре 0 °C. За один цикл работы
этой машины в холодильнике тает 900 г льда. Какое количество теплоты
потребляет эта машина от нагревателя за один цикл работы?

Для решения этой задачи мы должны использовать термодинамический закон сохранения энергии. Согласно этому закону, вся теплота, полученная от нагревателя, должна быть потрачена на совершение работы машины и на нагрев холодильника.

Теплота потраченная на работу машины (Qwork) выражается через КПД и теплоту потребляемую от нагревателя (Qh) следующей формулой:
Qwork = КПД * Qh

КПД 10% эквивалентно 0.1 в десятичной форме.

Теплота, потребляемая на нагрев холодильника (Qrefrigerator), может быть вычислена с использованием теплоты плавления льда (L) и массы таящего льда (m):
Qrefrigerator = L * m

Теплота плавления льда равна 334 J/g.

Используя эти формулы, давайте найдем количество теплоты, потребляемое машиной от нагревателя:

Qwork = 0.1 * Qh

Qrefrigerator = 334 J/g * 900 g

Мы должны также знать, что энергия сохраняется, то есть, сумма потраченной теплоты и работы должна равняться теплоте, полученной от нагревателя:
Qh = Qwork + Qrefrigerator

Теперь мы можем иметь систему уравнений, которую мы можем решить, чтобы найти Qh:

0.1 * Qh = 334 J/g * 900 g

Qh = 0.1 * Qh + 334 J/g * 900 g

0.9 * Qh = 334 J/g * 900 g

Qh = (334 J/g * 900 g) / 0.9

Qh ≈ 333,33 * 900

Qh ≈ 300000 J

Таким образом, количество теплоты, потребляемое данной машиной от нагревателя за один цикл работы, составляет около 300,000 Дж.