Температура нагревателя идеальной тепловой машины 117 °С, а холодильника 24 °С. Вычислите КПД машины.

Дано:                              СИ

m=10 г                         0,010 кг

v = 347 м/с

M=2 кг

V - ?

Ek - ?

1)

Находим импульс пули:

p₁ = m·v                                  (1)

2)

Находим импульс системы после того, как пуля застряла в песке:

p₂ = (m+M)·V                          (2)

3)

По закону сохранения импульса приравняем (2) и (1)

Получаем:

(m+M)·V = m·v   

V =  m·v / (m+M)

4)

Подставляя данные, получаем:

V =  m·v / (m+M) = 0,010*347 / (0,010+2) ≈ 1,73 м/с

5)

Кинетическая энергия:

Ek = (M+m)*V²/2 = (2+0,010)*1,73² /2  ≈ 3 Дж

По закону Ома для полной цепи I=E/(R+r),      (1)
где R- сопротивление внешней цепи, r- внутреннее сопротивление источника питания (элемента).
Из этой формулы выразим ЭДС: E=I*(R+r)       (2)
При нагрузке элемента внешним резистором значение его ЭДС не менялось, поэтому мы можем приравнять друг-другу правые части (2) для обоих нагрузок:
I1*(R1+r) = I2*(R2+r); 0.2*(50+r) = 0.1*(110+r); 10+0.2r = 11+0.1r; 0.1r = 1; r=10  (Ом)
Тогда из (2) E=0.1*(110+r) = 0.1*(110+10) = 0.1*120 = 12 (B).
Ток короткого замыкания найдем из (1), подставив значение R=0:
Iкз = E/r = 12 / 10 = 1.2  (A).
ответ: ток короткого замыкания элемента равен 1.2 А