Физика П.21 "Работа газа и пара при расширении", Упр.19. П 22 "Двигатель внутреннего сгорания", П.23 «Паровая турбина». П.24 "КПД теплового двигателя". Упр.20. Задача №2 Двигатель…
Физика П.21 "Работа газа и пара при расширении", Упр.19. П 22 "Двигатель внутреннего сгорания", П.23 «Паровая турбина». П.24 "КПД теплового двигателя". Упр.20. Задача №2 Двигатель мощностью 10 кВт потребляет в час 3 литра бензина. Определить КПД двигателя. Задача №3 Израсходовано 100 грамм бензина. Двигатель совершил полезную работу 1,1 МДж. Найти КПД двигателя.
Кратко:
- Задача №2: \(\eta \approx 37\%\)
- Задача №3: \(\eta \approx 24\%\)
Общий принцип
КПД теплового двигателя показывает, какая часть теплоты, выделившейся при сгорании топлива, превратилась в полезную работу:
\[ \eta=\frac{A_{\text{пол}}}{Q_{\text{затр}}}\cdot100\%, \qquad Q_{\text{затр}}=qm. \]
Здесь \(q\) — удельная теплота сгорания топлива. Для бензина берут \(q\approx 46\) МДж/кг.
Задача №2
Дано:
\[ P=10\text{ кВт}=10\,000\text{ Вт},\qquad t=1\text{ ч}=3600\text{ с}, \] \[ V=3\text{ л}=0{,}003\text{ м}^3. \]
Полезная работа за час:
\[ A_{\text{пол}}=Pt=10\,000\cdot3600= 36\,000\,000\text{ Дж}=36\text{ МДж}. \]
Масса бензина:
\[ m=\rho V. \]
При плотности бензина \(\rho\approx710\text{ кг/м}^3\):
\[ m=710\cdot0{,}003=2{,}13\text{ кг}. \]
Теплота от сгорания:
\[ Q=qm=46\cdot2{,}13\approx97{,}98\text{ МДж}. \]
Тогда
\[ \eta=\frac{36}{97{,}98}\approx0{,}367. \]
\[ \boxed{\eta\approx36{,}7\%\approx37\%} \]
Задача №3
Дано:
\[ m=100\text{ г}=0{,}1\text{ кг}, \] \[ A_{\text{пол}}=1{,}1\text{ МДж}. \]
Теплота от сгорания бензина:
\[ Q=qm=46\cdot0{,}1=4{,}6\text{ МДж}. \]
КПД:
\[ \eta=\frac{1{,}1}{4{,}6}\approx0{,}239. \]
\[ \boxed{\eta\approx23{,}9\%\approx24\%} \]
Что важно понять: сначала всегда находим полную энергию, которую могло дать топливо, а затем делим на неё полезную работу. КПД не может быть \(100\%\), потому что часть теплоты уходит с выхлопными газами, нагреванием деталей и преодолением трения.
