Чтобы определить количество теплоты, отданное холодильнику, мы можем использовать понятие КПД (коэффициента полезного действия) теплового двигателя. КПД идеального теплового двигателя определяется как отношение полезной работы, выполненной двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя.
Формула КПД теплового двигателя выглядит следующим образом:
[
\eta = \frac{W}{Q_1}
]
где:
- (\eta) — КПД двигателя (в долях от 1),
- (W) — полезная работа, выполненная двигателем,
- (Q_1) — количество теплоты, полученной от нагревателя.
Из условия задачи знаем, что КПД (\eta = 0.4) (или 40%), а количество теплоты, полученное от нагревателя, (Q_1 = 5) килоджоулей.
Из формулы КПД можно выразить полезную работу:
[
W = \eta \times Q_1 = 0.4 \times 5 \text{ кДж} = 2 \text{ кДж}
]
Теперь, чтобы найти количество теплоты, отданное холодильнику ((Q_2)), используем первый закон термодинамики, который для теплового двигателя записывается как:
[
Q_1 = W + Q_2
]
Отсюда можем выразить (Q_2):
[
Q_2 = Q_1 - W = 5 \text{ кДж} - 2 \text{ кДж} = 3 \text{ кДж}
]
Таким образом, количество теплоты, отданное холодильнику, составляет 3 килоджоулей.