Для идеального теплового двигателя, работающего по циклу Карно, коэффициент полезного действия (КПД) выражается формулой:
[
\eta = 1 - \frac{T_c}{T_h}
]
где ( \eta ) – КПД двигателя, ( T_h ) – температура нагревателя, и ( T_c ) – температура холодильника. Все температуры выражены в кельвинах (K).
В данной задаче ( \eta = 20\% = 0.2 ) и ( T_h = 400K ).
Подставим известные значения в формулу и найдем ( T_c ):
[
0.2 = 1 - \frac{T_c}{400}
]
[
\frac{T_c}{400} = 1 - 0.2 = 0.8
]
[
T_c = 0.8 \times 400 = 320K
]
Теперь найдем разность температур нагревателя и холодильника:
[
\Delta T = T_h - T_c = 400K - 320K = 80K
]
Таким образом, разность температур нагревателя и холодильника для данного идеального теплового двигателя составляет 80 кельвинов.