Температура нагревания тепловой машины 150°C, а холодильника 25°C. Машина получила от нагревателя 4×10⁴ Дж энергии. Какова работа, произведённая машиной?

Для того чтобы найти работу, произведённую тепловой машиной, можно использовать закон Кельвина — Планка, который связывает работу, количество энергии, полученной машиной, и температуры источника тепла и холодильника.

Работа тепловой машины $A$ определяется следующим образом:

где:

• $Q_h$ — количество тепла, полученное от нагревателя (в джоулях),

• $T_h$ — температура нагревателя (в Кельвинах),

• $T_c$ — температура холодильника (в Кельвинах).

Для начала переведём температуры из Цельсия в Кельвины:

• Температура нагревателя $T_h = 150^\circ C + 273 = 423 \, K$,

• Температура холодильника $T_c = 25^\circ C + 273 = 298 \, K$.

Дано, что количество тепла, полученное машиной от нагревателя, равно $Q_h = 4 \times 10^4 \, J$.

Теперь подставим все значения в формулу:

Сначала вычислим выражение в скобках:

Тогда:

Теперь вычислим работу:

Таким образом, работа, произведённая машиной, составляет 11 800 Дж.