Тепловая машина с КПД (коэффициент полезного действия) равным 60% получает от нагревателя количество теплоты, равное 50 Дж. Давайте разберемся, какое количество теплоты машина отдает окружающей среде за это время.
КПД тепловой машины определяется как отношение полезной работы ( A ), совершенной машиной, к количеству теплоты ( Q_1 ), полученному от нагревателя:
[ \eta = \frac{A}{Q_1} ]
В данном случае (\eta = 60\% = 0.60 ) и ( Q_1 = 50 \text{ Дж} ).
Из формулы КПД можно выразить полезную работу:
[ A = \eta \cdot Q_1 = 0.60 \cdot 50 \text{ Дж} = 30 \text{ Дж} ]
Теперь, чтобы найти количество теплоты, которое машина отдает окружающей среде ( Q_2 ), воспользуемся законом сохранения энергии. Согласно этому закону, суммарное количество энергии, полученное машиной, должно быть равно суммарному количеству энергии, отданному машиной:
[ Q_1 = A + Q_2 ]
Подставим известные значения:
[ 50 \text{ Дж} = 30 \text{ Дж} + Q_2 ]
Отсюда:
[ Q_2 = 50 \text{ Дж} - 30 \text{ Дж} = 20 \text{ Дж} ]
Следовательно, количество теплоты, которое тепловая машина отдает окружающей среде за это время, составляет 20 Дж.