Яка ефективність двигуна автомобіля потужністю 20 кВт, якщо він споживає 10 літрів бензину на 100 кілометрів

Для розрахунку ефективності двигуна спочатку знайдемо енергію, яку він споживає за певний період часу.

Інформація, яка нам дана:
Потужність двигуна (P) = 20 кВт (кіловат)
Розхід пального (М) = 10 л/100 км
Швидкість (V) = 72 км/год
Густина бензину (ρ) = 700 кг/м^3
Питома теплота згоряння бензину (Q) = 44 МДж/кг

Спочатку позначимо основні фізичні формули, які нам знадобляться:
1. Відношення продуктивності двигуна (η) до ефективності (ε) двигуна:
η = P / (M * Q)

2. Відношення приросту кінетичної енергії автомобіля до споживання пального:
ΔK = 0.5 * m * (V^2 - V0^2)
m - маса автомобіля
ΔK - приріст кінетичної енергії
V - швидкість автомобіля
V0 - початкова швидкість автомобіля

3. Споживання бензину:
М = V / (100 * Vр),
де Vр - розхід бензину на 1 км

4. Об"єм бензину:
Vp = M * Vкм,
де Vкм - кілометри, які можна проїхати на Vр

За допомогою цих формул ми зможемо розрахувати ефективність двигуна.

1. Розрахунок швидкості руху автомобіля на 1 секунду:
V0 = V / 3600

2. Розрахунок розхіду бензину на 1 км:
Vр = (M / 100) * V

3. Розрахунок об"єму бензину:
Vp = M * Vкм

4. Розрахунок маси автомобіля:
m = ρ * Vп

5. Розрахунок приросту кінетичної енергії автомобіля:
ΔK = 0.5 * m * (V^2 - V0^2)

6. Розрахунок ефективності двигуна:
η = (ΔK / 3600) / (M * Q)

Тепер підставимо дані у формули, щоб розрахувати ефективність двигуна:

1. Розрахунок швидкості руху автомобіля на 1 секунду:
V0 = 72 км/год / 3600 = 0.02 км/с

2. Розрахунок розхіду бензину на 1 км:
Vр = (10 л/100 км) * 72 км/год = 7.2 л/год = 0.002 л/с

3. Розрахунок об"єму бензину:
Vp = (10 л/100 км) * 72 км = 7.2 л

4. Розрахунок маси автомобіля:
m = 700 кг/м^3 * 7.2 л = 5040 кг

5. Розрахунок приросту кінетичної енергії автомобіля:
ΔK = 0.5 * 5040 кг * (72^2 км^2/год^2 - 0.02^2 км^2/с^2)

Тепер можемо підставити значення ΔK у формулу для розрахунку ефективності двигуна:

6. Розрахунок ефективності двигуна:
η = (ΔK / 3600) / (М * Q)

Після проведення всіх обчислень, ми отримаємо значення ефективності двигуна автомобіля потужністю 20 кВт.