В паровой турбине для получения пара с температурой 250 °С сжигают дизельное топливо массой 0,35 кг. При этом пар совершает работу \(1 \, \text{кВт·ч}\). Температура холодильника 30 °С. Вычислите КПД турбины. Удельная теплота сгорания дизельного топлива 42 МДж/кг.
Дано:
- Масса дизельного топлива: \( m = 0{,}35 \, \text{кг} \),
- Удельная теплота сгорания топлива: \( q = 42 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг} \),
- Полезная работа: \( A = 1 \, \text{кВт·ч} = 1 \cdot 3600 = 3600 \, \text{кДж} \),
- \( T_1 = 250^\circ \text{C} = 523 \, \text{К} \),
- \( T_2 = 30^\circ \text{C} = 303 \, \text{К} \).
КПД турбины:
Количество теплоты, выделенное при сгорании топлива:
\(Q = m \cdot q = 0{,}35 \cdot 42 \cdot 10^6 = 14{,}7 \cdot 10^6 \, \text{Дж}.\)
\(\eta = \frac{A}{Q} \cdot 100 = \frac{3600 \cdot 10^3}{14{,}7 \cdot 10^6} \cdot 100 \approx 24{,}5\%.\)
Максимальный КПД (Карно):
\(\eta_{\text{макс}} = \frac{T_1 - T_2}{T_1} = \frac{523 - 303}{523} \approx 42\%.\)
Ответ:
КПД турбины \( \eta \approx 24{,}5\% \),
Максимальный КПД \( \eta_{\text{макс}} \approx 42\% \).
Решебник
"Физика - Учебник" по предмету Физика за 10 класс.
Aвторы:
Буховцев Б.Б., Мякишев Г.Я., Сотский Н.Н.
Задание
В паровой турбине для получения пара с температурой 250 °С сжигают дизельное топливо массой 0,35 кг. При этом пар совершает работу \(1 \, \text{кВт·ч}\). Температура холодильника 30 °С. Вычислите КПД турбины. Удельная теплота сгорания дизельного топлива 42 МДж/кг.