Температура газів, що утворюються при згорянні палива в циліндрах двигуна автомобіля, 800 °С. Температура вихлопних газів 80 °С. Витрата бензину на 100 км шляху при швидкості 90 км/год дорівнює 10 л. Яку потужність міг би розвинути двигун, якби він був ідеальною тепловою машиною, що працює з максимально можливим коефіцієнтом корисної дії?

Дано:

t₁ = 800⁰C T₁ = 273 + 800 = 1073 К

t₂ = 80⁰C T₁ = 273 + 80 = 353 К

S = 100 км = 100 000 м

v = 90 км/ч = 25 м/с

V = 10 л = 10·10⁻³ м³

ρ = 700 кг/м³ - плотность бензина

q = 46,2·10⁶ Дж/кг - теплота сгорания бензина

_____________

N - ?

1)

Максимальный КПД:

η = (T₁ - T₂) / T₁ = (1073 - 353) / 1073 ≈ 0,67

2)

Время движения автомобиля:

t = S / v = 100000 / 25 = 4 000 с

3)

Масса сгоревшего бензина:

m = ρ·V = 700·10·10⁻³ = 7 кг

4)

Количество теплоты при сгорании бензина:

Q = q·m = 46,2·10⁶·7 ≈ 3,2·10⁸ Дж

5)

Мощность автомобиля при 100% КПД

N₀ = Q/t = 3,2·10⁸ / 4000 ≈ 81 кВт

6)

Реальная мощность:

N =η· N₀ = 0,67·81 ≈ 54 кВт