Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя: ОГЭ по физике

Тепловые двигатели преобразуют внутреннюю энергию топлива в механическую работу. КПД показывает, какая доля полученной от нагревателя энергии пошла на полезную работу. На ОГЭ проверяют понимание принципа действия, знание формулы КПД, умение рассчитывать работу, количество теплоты и КПД в простых…

Что нужно знать

• Тепловой двигатель — устройство, превращающее внутреннюю энергию топлива в механическую работу.
• Основные части: нагреватель (получает энергию от сгорания топлива), рабочее тело (газ или пар), холодильник (отводит часть энергии).
• Рабочее тело получает от нагревателя количество теплоты Q1, совершает работу A и отдаёт холодильнику количество теплоты Q2.
• КПД (η) — отношение полезной работы к затраченной энергии: η = A / Q1 · 100%.
• Также η = (Q1 − Q2) / Q1 · 100% = (1 − Q2/Q1) · 100%.
• КПД всегда меньше 100%, так как часть энергии передаётся холодильнику и расходуется на трение, нагревание окружающей среды.

Термины и понятия

• Тепловой двигатель: устройство, в котором внутренняя энергия топлива преобразуется в механическую работу.
• Нагреватель: источник энергии, передающий рабочему телу количество теплоты Q1.
• Холодильник: тело или среда, которым рабочее тело отдаёт часть теплоты Q2.
• Рабочее тело: газ или пар, совершающий работу в двигателе.
• Полезная работа: механическая работа, совершаемая двигателем для выполнения нужной задачи.
• Затраченная энергия: количество теплоты Q1, полученное рабочим телом от нагревателя.
• КПД теплового двигателя: отношение полезной работы к затраченной энергии, выраженное в процентах.
• Удельная теплота сгорания топлива (q): количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива.

Частые ошибки

• Путают затраченную энергию (Q1) и полезную работу (A): в знаменателе формулы КПД должна быть Q1, а не A.
• Забывают перевести проценты в доли или наоборот: η = 0,3 соответствует 30%.
• Считают, что КПД может быть больше 100% или равен 100%.
• Неправильно определяют Q2: это теплота, отданная холодильнику, а не полученная от нагревателя.

Как пройти тему

В курсе «Физика» тема «Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя» занимает 1 занятие по 40 минут: репетитор объясняет материал, задаёт вопросы как на экзамене, разбирает ваши ответы и в конце ставит оценку. Это обзор темы, полный разбор — в занятии. ИИ может ошибаться: проверяйте важное по учебнику. Занятия не заменяют живого репетитора и не гарантируют результат на экзамене.

Другие темы раздела

• Строение вещества. Молекулы и атомы. Диффузия. Броуновское движение
• Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии
• Теплопроводность, конвекция, излучение
• Количество теплоты. Удельная теплоёмкость. Расчёт количества теплоты при нагревании и охлаждении
• Удельная теплота сгорания топлива. Расчёт количества теплоты при сгорании топлива
• Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления

← Предыдущая тема: Парообразование и конденсация. Удельная теплота парообразования
Следующая тема: Электризация тел. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда

Все темы: ОГЭ по физике