Двигатель современного реактивного истребителя развивает мощность 42 МВт.Сколько газа сгорает ежеминутно

КПД = 50 %.

Nп = 42 МВт = 42 *10⁶ Вт.

t = 1 мин = 60 с.

q = 4,4 *10⁷ Дж/кг.

m - ?

Запишем формулу для КПД мотора реактивного истребителя: КПД = Ап * 100 % / Аз, где Ап, Аз нужная и затраченная работа мотора.

Полезную работу реактивного двигателя Ап выразим формулой: Ап = Nп * t, где Nп полезная мощность мотора, t время работы двигателя.

Затраченной работой Аз двигателя есть количество теплоты Q, которое появляется при сгорании газа в движке: Q = q * m, где q удельная теплота сгорания газа, m масса газа, который сгорел.

КПД = Nп * t * 100 % / q * m.

m = Nп * t * 100 % / q * КПД.

m = 42 *10⁶ Вт * 60 с * 100 % / 4,4 *10⁷ Дж/кг  * 50 % = 114,5 кг.

Ответ: в движке реактивного истребителя сгорает за каждую минуту m = 114,5 кг газа.    

Анализ задачки

Осматриваемая задачка является сочетанной, так как нужно внедрение сведений из различных разделов физики:

1. понятие мощности N, как работы A, выполняемой за единицу медли: N = A/t, где t время выполнения работы, является общим для всех разделов физики, начиная с механики;
2. энергия Q, выделяемую при сжигании горючего с удельной теплотой сгорания горючего q, массой m, изучают в термодинамике: Q = q m;
3. коэффициент полезного действия является общим понятием для всех разделов физики, начиная с механики: = (Апол/Азатр) 100%, где Апол полезная работа в данном процессе, Азатр затраченная либо вся выполненная работа системой в этом же процессе.

Удельную теплоту сгорания газа обретаем в справочных таблицах q = 44 МДж/кг. 

Вывод расчётной формулы и решение задачки

Из условия задачки знаменито, что двигатель современного реактивного истребителя развивает мощность N = 42 МВт, он работает в течении t = 1 мин = 60 с, при этом КПД его было = 50% = 0,5.

Апол = N t нужная работа, исполняемая движком современного реактивного истребителя;

Азатр = Q = q m затраченная энергия (работа), выделяемая при сгорании горючего;

= (N t )/(q m) коэффициент полезного деяния мотора современного реактивного истребителя, тогда:

m = (N t )/(q ) масса газа, сгораемого в таком движке.

Подставим значения физических величин в расчётную формулу и найдём массу газа, сгораемого в таком двигателе ежеминутно:

m = (42000000 Вт 60 с)/(44000000 Дж/кг 0,5) 115 кг.

Ответ: 115 кг газа сгорает ежеминутно в таком двигателе.