Двигатель автомобиля развивает мощность 25 кВт. Определите КПД двигателя, если при скорости 60 км/ч он потребляет 12 л бензина на 100 км пути. Плотность бензина 700 кг/м³. При сгорании 1 кг бензина выделяется количество теплоты, равное 4,5 * 10⁷ Дж.

Для того чтобы найти коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, нужно сначала определить количество энергии, которое двигатель использует для движения, и сравнить его с энергией, которую он получает от сжигания топлива.

1. Рассчитаем количество энергии, которое двигатель получает из топлива.

Потребление бензина — 12 литров на 100 км пути. Плотность бензина 700 кг/м³, значит, масса 1 литра бензина будет:

Таким образом, масса бензина, потребляемого на 100 км:

Теперь нужно рассчитать, сколько энергии выделяется при сгорании этого бензина. Из условия задачи известно, что при сгорании 1 кг бензина выделяется 4,5 * 10⁷ Дж. Следовательно, энергия, выделяющаяся при сгорании 8,4 кг бензина:

2. Рассчитаем работу, которую двигатель выполняет за 100 км.

Скорость автомобиля — 60 км/ч, а мощность двигателя — 25 кВт (или 25000 Вт). Мощность измеряется в Джоулях в секунду, поэтому за 1 час (3600 секунд) двигатель выполнит:

То есть, за 1 час работы двигатель выполняет работу в размере 9 * 10⁶ Дж.

3. Определим КПД двигателя.

Теперь, зная, что на 100 км путь двигатель получает из топлива 3,78 * 10⁸ Дж энергии и выполняет работу, равную 9 * 10⁶ Дж, можно рассчитать КПД двигателя по формуле:

Таким образом, КПД двигателя составляет примерно 2,38%.