Тепловые машины на ЕГЭ по физике: как сдать без репетитора

В кодификаторе тема называется «Тепловые машины» и включает три подтемы: КПД теплового двигателя, цикл Карно и второй закон термодинамики. На экзамене это выглядит так:

1. Задание 9 (базовое): по графику или таблице найти КПД, количество теплоты, работу. Например, дана температура нагревателя и холодильника — нужно вычислить КПД по формуле η = (Tн — Tх)/Tн.

2. Задание 15 (повышенное): развёрнутая задача про цикл Карно или реальный двигатель. Там часто спрашивают, как изменится КПД при изменении температур, или просят найти работу за цикл.

3. Задание 16 (высокое): качественная задача на второй закон термодинамики. Например, можно ли построить вечный двигатель? Или объяснить, почему нельзя передать тепло от холодного тела к горячему без затрат работы.

Главное: не надо учить все формулы подряд. Достаточно трёх: η = (Qн — Qх)/Qн, η = (Tн — Tх)/Tн, A = Qн — Qх. И понимать, что в цикле Карно КПД максимален.

1. Если в задаче даны температуры в °C — сразу переводи в Кельвины (+273). Иначе получишь отрицательный КПД или бред. Это самая частая тупая ошибка.

2. Для цикла Карно запомни: η = 1 — Tх/Tн. В задачах часто просят найти Tн или Tх, зная КПД. Просто выражай: Tн = Tх/(1-η) или Tх = Tн*(1-η).

3. Когда даны Qн и Qх, а КПД не просят напрямую, сначала найди работу A = Qн — Qх, а потом η = A/Qн. Не пытайся придумать что-то своё — алгоритм один.

Самая частая ошибка — путать Qн и Qх. Qн — это теплота, полученная от нагревателя, Qх — отданная холодильнику. В задачах часто пишут «рабочее тело получило 500 Дж» — это Qн. «Отдало холодильнику 300 Дж» — это Qх. Не перепутай.

Вторая ошибка — забывать про КПД в процентах. В ответе нужно писать число от 0 до 100, а не 0-1. Если получил 0,25 — пиши 25%.

Третья — качественные задачи на второй закон. Тут главное: «невозможно передать тепло от холодного тела к горячему без совершения работы». Не пиши «это запрещено» — пиши «это противоречит второму закону термодинамики».

Лайфхак: если не уверен в качественной задаче — вспомни холодильник. Он передаёт тепло из морозилки в комнату, но за счёт работы компрессора. Второй закон не запрещает такие процессы, если есть компенсация (работа).

Задача: Идеальный тепловой двигатель работает по циклу Карно. За один цикл он совершает работу 200 Дж и отдаёт холодильнику 300 Дж. Найти КПД двигателя и температуру нагревателя, если температура холодильника 27 °C.

Решение:
1. Находим Qн: A = Qн — Qх => Qн = A + Qх = 200 + 300 = 500 Дж.
2. КПД: η = A/Qн = 200/500 = 0,4 = 40%.
3. Переводим Tх в Кельвины: 27 + 273 = 300 K.
4. Используем формулу Карно: η = 1 — Tх/Tн => 0,4 = 1 — 300/Tн => 300/Tн = 0,6 => Tн = 300/0,6 = 500 K.
5. Ответ: η = 40%, Tн = 500 K (или 227 °C).

Важно: если бы мы сразу подставили в η = (Tн — Tх)/Tн, то получили бы то же самое, но нужно было бы выражать Tн. В любом случае, всегда проверяй размерность и единицы.

Наставник AI — это не скучный учебник. Ты выбираешь персонажа, и он объясняет тему так, как тебе понятнее:

— Витёк (гопник с района): «Слышь, короче, цикл Карно — это как тачка: нагреватель даёт топливо, холодильник выхлоп, а КПД — сколько проехал на литре. Запомнил?»

— Анна Сергеевна (советская училка): «Ученик, запомни раз и навсегда: КПД — это отношение полезной работы к затраченной энергии. Никаких вольностей!»

— Криштиану Роналду: «Тренируйся как я: каждый день решай по одной задаче на КПД. И тогда на ЕГЭ ты будешь забивать голы, как Месси на тренировке. Сиу!»

Ты можешь сфоткать задачу — он прочитает её голосом и разберёт. Или просто спросить в чате: «Почему КПД не может быть 100%?» — получишь внятный ответ без воды.

А ещё есть баттлы с друзьями: кто быстрее и точнее решит квиз по тепловым машинам. Победитель получает +50 XP. И всё это бесплатно на первом уроке.

Репетитор по физике стоит от 2000 руб за 60 минут. А Наставник AI — 995 руб за целый месяц. В эту цену входят все 12 предметов: физика, математика, русский, химия, биология, история, обществознание, английский, информатика, литература, география, геометрия. И все персонажи.

То есть за 995 руб ты получаешь 30 уроков (по одному в день) + баттлы + тетрадь-конспект + чат с персонажем. А если возьмёшь Премиум за 2495 руб — сможешь клонировать голос родителя или кумира, чтобы он объяснял тебе физику голосом мамы или, например, любимого блогера.

Сейчас действует скидка 50% на старте — она фиксируется навсегда. То есть ты платишь 995 руб, а не 1990. И это навсегда, пока не отменишь.

И ещё: первые три пробных урока — бесплатно, без привязки карты. Просто заходишь на nastavnik-ai.ru и пробуешь.