Для определения коэффициента полезного действия (КПД) идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно, необходимо использовать температуры нагревателя и холодильника в абсолютной шкале Кельвина. Формула для КПД цикла Карно выглядит следующим образом:
[
\eta = 1 - \frac{T{\text{холодильника}}}{T{\text{нагревателя}}}
]
где (\eta) — КПД тепловой машины, (T{\text{холодильника}}) и (T{\text{нагревателя}}) — температуры холодильника и нагревателя в Кельвинах.
Сначала переведём температуры из Цельсия в Кельвины. Температура в Кельвинах рассчитывается по формуле:
[
T(K) = T(°C) + 273.15
]
Таким образом, температуры нагревателя и холодильника будут равны:
- Температура нагревателя: (207°C + 273.15 = 480.15 \, K)
- Температура холодильника: (117°C + 273.15 = 390.15 \, K)
Теперь подставим эти значения в формулу для КПД:
[
\eta = 1 - \frac{390.15}{480.15}
]
Рассчитаем:
[
\frac{390.15}{480.15} \approx 0.8125
]
[
\eta = 1 - 0.8125 = 0.1875
]
Таким образом, КПД идеальной тепловой машины составляет (0.1875) или (18.75\%). Это означает, что машина может преобразовать 18.75% подведенного тепла в работу, что является максимально возможным значением для заданных температур нагревателя и холодильника.