Ответ:

ККД циклу Карно:

n = 1 - Tc / Th

де:

• n - ККД циклу

• Tc - температура холодильника (в кельвінах)

• Th - температура нагрівача (в кельвінах)

Робота за один цикл:

A = Q1 * (1 - n)

де:

• A - робота, що здійснена за один цикл

• Q1 - кількість теплоти, отримана від нагрівача за один цикл

Згідно з умовою задачі:

• Q1 = 6,3 Дж

• 80% Q1 передається холодильнику

Отже, кількість теплоти, отримана холодильником за один цикл:

Q2 = 0,8 * Q1 = 0,8 * 6,3 Дж = 5,04 Дж

Температура холодильника (Tc) можна визначити з рівняння передачі теплоти:

Q2 = c * m * (Tc2 - Tc1)

де:

• c - питома теплоємність робочого тіла

• m - маса робочого тіла

• Tc2 - кінцева температура холодильника

• Tc1 - початкова температура холодильника

Оскільки температура холодильника під час циклу Карно є постійною, то Tc1 = Tc2 = Tc. Таким чином, рівняння передачі теплоти спрощується до:

Q2 = c * m * (Tc - Tc1)

Tc = Tc1 + Q2 / (c * m)

Початкова температура холодильника дорівнює температурі навколишнього середовища, яку можна прийняти рівною 300 К. Для стандартних умов питома теплоємність газоподібного робочого тіла становить приблизно 1000 Дж/(кг·К). Приймемо масу робочого тіла рівною 1 кг.

Tc = 300 К + 5,04 Дж / (1000 Дж/(кг·К) * 1 кг) = 300,005 К

Температура нагрівача (Th):

n = 1 - Tc / Th = 0,2

Th = Tc / (1 - n) = 300,005 К / (1 - 0,2) = 375,006 К

ККД циклу:

n = 1 - Tc / Th = 1 - 300,005 К / 375,006 К = 0,2

Робота за один цикл:

A = Q1 * (1 - n) = 6,3 Дж * (1 - 0,2) = 5,04 Дж

Відповідь:

• ККД циклу: n = 0,2

• Робота за один цикл: A = 5,04 Дж