Каков КПД двигателя автомобиля, если его мощность составляет 40 кВт при скорости 100 км/ч, и он потребляет 9 литров

Для вычисления КПД (коэффициента полезного действия) автомобильного двигателя нам понадобится знать о следующих основных величинах: мощности двигателя (P), скорости (v) и расходе топлива (Q).

Определимся сначала с единицами измерения мощности и расхода топлива. В условии задачи дана мощность двигателя в киловаттах (кВт), а расход топлива - в литрах. Это удобно, поскольку обычно мощность измеряется в лошадиных силах (л.с.), а расход - в литрах на 100 километров. Мы будем работать в системе СИ, поэтому переведем мощность в ватты (Вт), а расход топлива - в литры на километр (л/км).

Переведем мощность двигателя:
\( P = 40 \, \text{кВт} \)

1 киловатт (кВт) равен 1000 ватт (Вт), поэтому:
\( P = 40 \times 1000 \, \text{Вт} = 40000 \, \text{Вт} \)

Теперь переведем расход топлива:
\( Q = \dfrac{9 \, \text{л}}{s \, \text{км}} \)

Заметим, что мы обозначили дистанцию как s-километр, чтобы указать, что это переменная, а не фиксированное значение. Стоит отметить, что расход топлива может изменяться в зависимости от скорости движения и режима работы двигателя.

Теперь, чтобы найти КПД двигателя, нам нужно знать, какая часть полной мощности двигателя используется для преодоления сопротивления движению автомобиля (фактическая полезная работа).

Полезная работа можно выразить через силу трения F и скорость v автомобиля:
\( P_{\text{польз}} = F \times v \)

Сила трения F можно выразить через работу трения \( A_{\text{трения}} \) и расстояние s:
\( F = \dfrac{A_{\text{трения}}}{s} \)

Таким образом, полезная работа будет равна:
\( P_{\text{польз}} = \dfrac{A_{\text{трения}}}{s} \times v \)

Мощность двигателя P можно представить как сумму полезной работы P_{\text{польз}} и потерь на трение P_{\text{трения}}:
\( P = P_{\text{польз}} + P_{\text{трения}} \)

Подставив предыдущие выражения, получим:
\( P = \dfrac{A_{\text{трения}}}{s} \times v + P_{\text{трения}} \)

Выразим скорость v через дистанцию s и время t:
\( v = \dfrac{s}{t} \)

Тогда мощность P можно переписать в следующем виде:
\( P = \dfrac{A_{\text{трения}}}{s} \times \dfrac{s}{t} + P_{\text{трения}} \)

Мы знаем, что работа равна произведению силы на путь:
\( A = F \times s \)

Заменим \( A_{\text{трения}} \) на \( F_{\text{трения}} \times s \):
\( P = \dfrac{F_{\text{трения}} \times s}{s} \times \dfrac{s}{t} + P_{\text{трения}} = F_{\text{трения}} \times \dfrac{s}{t} + P_{\text{трения}} \)

Теперь у нас есть выражение мощности в зависимости от силы трения, времени и дистанции.

Чтобы найти КПД двигателя, мы должны выразить потери на трение P_{\text{трения}} через мощность двигателя P и силу трения F_{\text{трения}}:
\( P_{\text{трения}} = P - F_{\text{трения}} \times \dfrac{s}{t} \)

Теперь мы можем найти КПД:
\( \text{КПД} = \dfrac{P_{\text{польз}}}{P} \)

Подставим в выражение для КПД значения полезной работы и мощности:
\( \text{КПД} = \dfrac{\dfrac{F_{\text{трения}} \times s}{t}}{P} \)

Осталось только найти значения силы трения \( F_{\text{трения}} \), времени t и дистанции s.

У нас есть информация о скорости автомобиля - 100 км/ч. Мы можем выразить это в м/с:
\( v = 100 \, \text{км/ч} = \dfrac{100 \times 1000}{3600} \, \text{м/с} \approx 27.78 \, \text{м/с} \)

Также имеется информация о расходе топлива - 9 литров на s-километровый путь.
Мы можем записать это следующим образом:
\( Q = \dfrac{9 \, \text{л}}{s \, \text{км}} = \dfrac{9}{s} \, \text{л/км} \)

Для расчета силы трения и времени нам необходимо знать больше информации о автомобиле, например, его вес, коэффициент сопротивления скольжения и другие параметры.

В общем случае, расчет КПД двигателя автомобиля будет более сложным процессом, требующим более подробных данных о конкретном автомобиле и его характеристиках. Ответ на эту задачу невозможно дать без дополнительных данных. Однако, предоставленная информация может быть использована в более общем контексте, чтобы обсудить основные принципы расчета КПД и его зависимость от различных параметров, таких как скорость, расход топлива и сопротивление движению автомобиля.