Двигатель современного реактивного истребителя развивает мощность 42 МВт.Сколько газа сгорает ежеминутно в таком двигателе%2C

Рассматриваемая задача является комбинированной, так как требуется использование сведений из различных разделов физики:

1. понятие мощности N, как работы A, выполняемой за единицу времени: N = A/t, где t – время выполнения работы, является общим для всех разделов физики, начиная с механики;
2. энергия Q, выделяемую при сжигании горючего с удельной теплотой сгорания топлива q, массой m, изучают в термодинамике: Q = q ∙ m;
3. коэффициент полезного действия η является общим понятием для всех разделов физики, начиная с механики: η = (Апол/Азатр) ∙ 100%, где Апол – полезная работа в данном процессе, Азатр – затраченная или вся выполненная работа системой в этом же процессе.

Удельную теплоту сгорания газа находим в справочных таблицах q = 44 МДж/кг. 

Из условия задачи известно, что двигатель современного реактивного истребителя развивает мощность N = 42 МВт, он работает в течении t = 1 мин = 60 с, при этом КПД его было η = 50% = 0,5.

Апол = N ∙ t – полезная работа, выполняемая двигателем современного реактивного истребителя;

Азатр = Q = q ∙ m – затраченная энергия (работа), выделяемая при сгорании топлива;

η = (N ∙ t )/(q ∙ m) – коэффициент полезного действия двигателя современного реактивного истребителя, тогда:

m = (N ∙ t )/(q ∙ η) – масса газа, сгораемого в таком двигателе.

Подставим значения физических величин в расчётную формулу и найдём массу газа, сгораемого в таком двигателе ежеминутно:

m = (42000000 Вт ∙ 60 с)/(44000000 Дж/кг ∙ 0,5) ≈ 115 кг.

Ответ: 115 кг газа сгорает ежеминутно в таком двигателе.

КПД = 50 %.

Nп = 42 МВт = 42 *10⁶ Вт.

t = 1 мин = 60 с.

q = 4,4 *10⁷ Дж/кг.

m - ?

Запишем формулу для КПД двигателя реактивного истребителя: КПД = Ап * 100 % / Аз, где Ап, Аз – полезная и затраченная работа двигателя.

Полезную работу реактивного двигателя Ап выразим формулой: Ап = Nп * t, где Nп – полезная мощность двигателя, t – время работы двигателя.

Затраченной работой Аз двигателя есть количество теплоты Q, которое образуется при сгорании газа в двигателе: Q = q * m, где q – удельная теплота сгорания газа, m – масса газа, который сгорел.

КПД = Nп * t * 100 % / q * m.

m = Nп * t * 100 % / q * КПД.

m = 42 *10⁶ Вт * 60 с * 100 % / 4,4 *10⁷ Дж/кг  * 50 % = 114,5 кг.

Ответ: в двигателе реактивного истребителя сгорает за каждую минуту m = 114,5 кг газа.