Визначте ККД теплового двигуна, який здійснив корисну роботу 70 кДж, якщо відомо, що при повному згоранні палива виділилась энергія 200 кДж

Широкое применение паровых машин в промышленности началось после изобретения в 1774 году Джеймсом Уаттом (1736 - 1819) паровой машины, в которой работа совершалась без использования атмосферного давления, что значительно сократило расход топлива. Уатт дополнил свои машины важнейшими механическими изобретениями, такими как преобразователь поступательного движения во вращательное, центробежный регулятор, маховое колесо и т. д. В 1784 году Уатт запатентовал универсальную паровую машину двойного действия, в которой пар совершал работу по обе стороны поршня.
Сейчас разработано большое количество разнообразных тепловых машин, в которых реализованы различные термодинамические циклы. Тепловыми машинами являются двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, различные тепловые турбины и т. д.
Тепловые машины или тепловые двигатели предназначены для получения полезной работы за счет теплоты, выделяемой вследствие химических реакций (сгорание топлива) , ядерных превращений или по другим причинам (например, вследствие нагрева солнечными лучами) Для функционирования тепловой машины обязательно необходимы следующие составляющие: нагреватель, холодильник и рабочее тело. При этом, если необходимость в наличии нагревателя и рабочего тела обычно не вызывает сомнений, то холодильник как составная часть тепловой машины в её конструкции зачастую отсутствует. В качестве холодильника выступает окружающая среда.

Рвозд = 20Н - вес короны в воздухе

Р вод = 18,75Н - вес короны в воде

ρ вод = 1000 кг/м³ - плотность воды

g = 10 м/с² - ускорение свободного падения

ρ зол = 20 000кг/м³ - плотность золота

ρ сер = 10 000кг/м³ - плотность серебра

m спл = Рвозд : g = 20 : 10 = 2(кг) - масса сплава

V cпл - ? -  объём сплава

С одной стороны Fарх = Рвозд - Рвод , а с другой стороны по закону Архимеда Fарх = ρ вод · g · Vспл, тогда

Vспл = (Рвозд - Рвод) : (ρ вод · g) = (20 - 18,75) : (1000 · 10) = 1,25·10⁻⁴(м³)

ρ спл = m спл : V спл = 2 :  1,25·10⁻⁴ = 16 000 (кг/м³)

Для определения массы золота m зол и массы серебра m сер в сплаве cоставим два уравнения:

m зол + m сер = m cпл, откуда m зол = m спл - m cер  (1)

V спл = m зол : ρ зол + m cер : ρ сер   (2)

Подставим выражение (1) в (2)

V спл = (m спл - m cер) : ρ зол + m cер : ρ сер

V спл · ρ зол · ρ cер = (m спл - m cер) · ρ сер + m cер · ρ зол

V спл · ρ зол · ρ cер = m спл · ρ сер - m cер · ρ сер + m cер · ρ зол

m сер =  ρ сер · (V спл · ρ зол - m спл) : (ρ зол - ρ сер) =

= 10 000 · (1,25·10⁻⁴ · 20 000 - 2) : (20 000 - 10 000) = 0,5(кг)

m зол = m спл - m сер = 2 - 0,5 = 1,5(кг)

Найдём объём короны из чистого золота, имеющей вес в воздухе Рвозд = 20Н

V чист зол = Р возд : (g · ρ зол) = 20 : (10 · 20 000) = 1·10⁻⁴(м³) = 100cм³