Найдите расход бензина автомобиля на 1 километр пути при скорости 60 километров в час. Мощность двигателя 17 кВт , КПД двигателя 30%.

Чтобы определить расход бензина автомобиля на 1 километр пути при заданных условиях, нужно воспользоваться физическими и техническими данными. Разберём задачу шаг за шагом.

Данные задачи:

1. Мощность двигателя (P): 17 кВт = 17,000 Вт.
2. КПД двигателя (η): 30% = 0.3.
3. Скорость автомобиля (v): 60 км/ч = 60,000 м/3600 с = 16.67 м/с.
4. Энергия топлива (теплотворная способность): Для бензина примерно 44 МДж/кг.
5. Плотность бензина: Примерно 0.75 кг/л (можно уточнить, но будем использовать это значение).

Расчёт расхода топлива:

1. Определяем механическую мощность, передаваемую на колёса: Механическая мощность — это энергия, которую двигатель передаёт для движения автомобиля:

   $$P_{\text{мех}} = P \cdot \eta = 17,000 \cdot 0.3 = 5,100 \, \text{Вт}.$$

2. Находим количество энергии, необходимое для преодоления пути: За 1 секунду при мощности $P_{\text{мех}} = 5,100 \, \text{Вт}$ автомобиль расходует:

   $$E_{\text{мех за 1 сек}} = P_{\text{мех}} \cdot t = 5,100 \, \text{Дж}.$$

   Поскольку автомобиль движется со скоростью $v = 16.67 \, \text{м/с}$, за 1 секунду он преодолевает 16.67 м. Теперь вычислим энергию на 1 км (1,000 м):

   $$E_{\text{мех на 1 км}} = \frac{5,100}{16.67} \cdot 1,000 \approx 306,000 \, \text{Дж}.$$

3. Находим количество топлива, необходимое для обеспечения этой энергии: Учитывая КПД двигателя (30%), реальное потребление энергии из топлива будет больше, чем механическая энергия:

   $$E_{\text{топлива на 1 км}} = \frac{E_{\text{мех на 1 км}}}{\eta} = \frac{306,000}{0.3} \approx 1,020,000 \, \text{Дж}.$$

   Количество топлива рассчитывается через теплотворную способность бензина ($44,000,000 \, \text{Дж/кг}$):

   $$m_{\text{бензина на 1 км}} = \frac{E_{\text{топлива на 1 км}}}{q} = \frac{1,020,000}{44,000,000} \approx 0.02318 \, \text{кг}.$$

4. Переводим массу топлива в объём: Учитывая плотность бензина ($\rho = 0.75 \, \text{кг/л}$):

   $$V_{\text{бензина на 1 км}} = \frac{m_{\text{бензина на 1 км}}}{\rho} = \frac{0.02318}{0.75} \approx 0.0309 \, \text{л}.$$

Ответ:

Расход бензина автомобиля на 1 километр пути при скорости 60 км/ч составляет примерно 0.031 литра.

Этот результат справедлив при идеальных условиях, без учёта сопротивления воздуха, трения шин, особенностей дорожного покрытия и других факторов, которые могут увеличить реальный расход топлива.