Для расчета КПД двигателя нам необходимо знать полезную мощность и входную энергию. Полезная мощность - это та часть мощности, которая используется для передвижения автомобиля, а входная энергия - это энергия, получаемая от сгорания бензина.
Перед расчетом КПД найдем расход топлива в л/с на основе данных о расходе топлива на 100 км при скорости 72 км/ч:
6 л/100 км = 0,06 л/км
Тогда расход топлива в л/с при скорости 72 км/ч:
(0,06 л/км * 1000 м / 1 км) / (3600 с / 1 ч) = 0,0167 л/с
Затем найдем входную энергию, используя данные о плотности бензина и его удельной теплоте сгорания:
входная энергия = (расход топлива) * (плотность бензина) * (удельная теплота сгорания бензина)
входная энергия = 0,0167 л/с * 710 кг/м³ * 44 МДж/кг = 51,223 МДж/ч
Затем найдем полезную мощность, используя данные о весе автомобиля, его скорости и коэффициенте сопротивления:
полезная мощность = (сила трения) * (скорость)
сила трения = (масса) * (ускорение) * (коэффициент сопротивления)
ускорение = (скорость) / (время разгона)
время разгона = 72 км/ч * 1000 м/км / (1 ч * 60 мин/ч * 60 с/мин) = 20 м/с
коэффициент сопротивления примем равным 0,02 (для условий городского режима езды)
сила трения = 1000 кг * 20 м/с² * 0,02 = 400 Н
полезная мощность = 400 Н * 20 м/с = 8000 Вт
Теперь можем рассчитать КПД двигателя, используя данную формулу:
КПД = (полезная мощность / входная энергия) * 100%
Подставляем найденные значения:
КПД = (8000 Вт / (51,223 МДж/ч * 1000 Вт/МДж)) * 100% = 0,156 или 15,6%
Ответ: КПД двигателя автомобиля составляет примерно 15,6%