Определить кпд тепловой машины если газу от нагревателя было передано 600 дж
Обновлено: 05.07.2024
Задачи на КПД тепловых двигателей с решениями
Название величины
Обозначение
Единица измерения
Формула
Масса топлива
Удельная теплота сгорания топлива
Полезная работа
Ап = ɳ Q
Затраченная энергия
Q = qm
КПД
Относится ли ружьё к тепловым двигателям? Да, так как при выстреле внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача № 1. Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 110,4 МДж потребовалось 8 кг бензина.
Задача № 2. Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 220,8 МДж потребовалось 16 кг бензина.
Задача № 3. Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 27,6 МДж потребовалось 2 кг бензина.
Задача № 4. На теплоходе установлен дизельный двигатель мощностью 80 кВт с КПД 30%. На сколько километров пути ему хватит 1 т дизельного топлива при скорости движения 20 км/ч? Удельная теплота сгорания дизельного топлива 43 МДж/кг.
Задача № 6. Первый гусеничный трактор конструкции А. Ф. Блинова, 1888 г., имел два паровых двигателя. За 1 ч он расходовал 5 кг топлива, у которого удельная теплота сгорания равна 30 • 10 6 Дж/кг. Вычислите КПД трактора, если мощность двигателя его была равна около 1,5 кВт.
Задача № 7. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 2,3 • 10 4 кДж, и при этом израсходовал бензин массой 2 кг. Вычислите КПД этого двигателя.
Задача № 8. За 3 ч пробега автомобиль, КПД которого равен 25%, израсходовал 24 кг бензина. Какую среднюю мощность развивал двигатель автомобиля при этом пробеге?
Задача № 9. Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 кВт за 1 ч работы израсходовал 14 кг бензина. Определите КПД двигателя.
Задача № 10. ОГЭ Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, 80 % теплоты, полученной от нагревания, передаёт охладителю. Количество теплоты, получаемое рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q1 = 6,3 Дж. Найти КПД цикла ɳ и работу А, совершаемую за один цикл.
Задача № 11. ЕГЭ Тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 2,94 кДж и отдаёт за один цикл охладителю количество теплоты Q2 = 13,4 кДж. Найти КПД цикла ɳ.
Задача № 12. Снегоуборочная машина мощностью 40 кВт за 1 час работы расходует примерно 5 л бензина. Каков КПД снегоуборочной машины? Удельная теплота сгорания бензина 46 МДж/кг, плотность бензина — 710 кг/м 3 .
Краткая теория для решения Задачи на КПД тепловых двигателей.
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
Цели занятия:
Образовательные: повторить, обобщить и систематизировать знания учащихся по теме; научиться применять теоретические знания при решении задач.
Развивающие: продолжить формирование познавательного интереса учащихся; продолжить формирование стремления к глубокому усвоению теоретических знаний через решение задач.
Воспитательные: активизация мыслительной деятельности (способом сопоставления); развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить; научиться применять полученные знания при решении задач.
Тип занятия: совершенствование знаний, формирование практических умений.
Форма организации познавательной деятельности учащихся: фронтальная, индивидуальная.
Основной методологический подход к организации учебного процесса на занятии: коммуникативный.
ПЛАН ЗАНЯТИЯ
1. Организационный момент
2. Проверка домашнего задания
3. Актуализация опорных знаний
5. Решение задач
6. Домашнее задание
1. Организационный момент. Мобилизует учащихся для активной работы на занятии, создает благоприятный психологический настрой.
2. Проверка домашнего задания.
Дано: Решение:
= 800 Дж Термический коэффициент полезного действия
= 600 Дж теплового двигателя:
– ? η = 100% = 100%.
= 100% = 25%.
Ответ: = 25%.
Дано: Решение:
= 390 К Термический коэффициент полезного действия
= 290 К идеального теплового двигателя:
– ? = = 1 - .
= 1 - = 0,256 = 25,6%.
Ответ: = 25,6%.
3. Актуализация опорных знаний.
– Сформулируйте второй закон термодинамики. (Количество теплоты
самопроизвольно может переходить только от более нагреты тел к менее нагретым) .
– Какой двигатель называется тепловым? (Двигатели, в которых происходит превращение части внутренней энергии сжимаемого топлива и его окислителя в механическую работу, называют тепловыми двигателями).
– Из чего состоит тепловой двигатель? (Тепловой двигатель состоит из нагревателя, рабочего тела и холодильника).
– Что такое термический коэффициент полезного действия теплового двигателя? (Термическим коэффициентом полезного действия теплового двигателя называют отношение работы, совершаемой рабочим телом за цикл, к количеству теплоты, полученному за цикл рабочим телом от нагревателя: = = ).
– Чему равно максимально возможное значение термического коэффициента? (Максимально возможное значение термического коэффициента полезного действия идеального теплового двигателя:
= ).
4. Целеполагание. Цель данного занятия: повторить, обобщить и систематизировать знания учащихся по теме; научиться применять теоретические знания при решении задач.
5. Решение задач.
Задача 1. Определите КПД η теплового двигателя, если он совершает работу А = 400 Дж, получая при этом от нагревателя теплоту Q = 500 Дж.
Дано: Решение:
А = 400 Дж =
Q = 500 Дж η = = 0,8.
Ответ: η = 0,8.
Задача 2. Определите работу А, совершенную газом в замкнутом цикле, если он получил от нагревателя теплоту = 540 Дж, а КПД цикла
= 20%.
Дано: Решение:
= 540 Дж =
= 20% A = η
A – ? A = 0,2 540 = 108 ( Дж ).
Ответ : A = 108 Дж .
Дано: Решение:
= 20% = 0,2 Поскольку термический коэффициент
= 300 Дж полезного действия теплового двигателя можно
- ? найти по формуле: η = , то количество теплоты, переданное рабочему телу от нагревателя, = .
= = 1500 (Дж).
Ответ: 1500 (Дж).
Дано: Решение:
= 1,0 Дж = 1000 Дж Поскольку КПД теплового двигателя
= 250 Дж η = , а КПД идеального двигателя
= 300 К = 1 – , то температура нагревателя:
- ? =
? η = = 0,25
= = 400 (К).
Ответ: = 400 К.
Задача 5. В идеальной тепловой машине за счет каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совершается работа 300 Дж. Определить КПД машины и температуру нагревателя, если температура холодильника 280 К.
Дано: Решение:
Q = 1 кДж = 1000Дж η =
А = 300 Дж = = = 0,3
= 280 К = -
η – ? = = = 400(К).
- ?
Ответ: = 0,3 , = 400К.
Задача 6. В процессе работы тепловой машины за некоторое время рабочим телом было получено от нагревателя количество теплоты
= 1,5 Дж , передано холодильнику = – 1,2 Дж . Вычислите КПД машины и сравните его с максимально возможным КПД, если температуры нагревателя и холодильника соответственно равны 250 и 30 ?
Дано: Решение:
= 1,5 Дж η = 100% , где А – работа, совершенная
= – 1,2 Дж рабочим телом, – теплота, полученная
= 523 К = 5,23 К от нагревателя. Если – теплота,
= 303 К = 3,03 К отданная холодильнику, то согласно
– ? закону сохранения энергии A = -
– ? = 100%
= 100% = 20%
Максимальный КПД достигается в том случае, если тепловая машина работает по циклу Карно, и равен: = 100%.
= 100% = 42%.
Ответ: = 20% , = 42%.
Задача 7. Какой должна быть температура нагревателя, для того, чтобы в принципе стало возможным достижение значения КПД тепловой машины 80%, если температура холодильника 27 ?
Дано: Решение:
= 80% = 100% , где – температура
= 300К = 3 К нагревателя, – температура холодильника.
– ? = 1 –
=
=
= = 1,5 К = 1500К.
Ответ: = 1500К.
Задача 8. Идеальный тепловой двигатель за t = 0,5 часа получает от нагревателя количество теплоты = 150 кДж . Определить полезную мощность двигателя, если он отдает холодильнику количество теплоты = = 100 кДж.
Дано: Решение:
t = 0,5 ч = 1800 с P = =
=100 кДж = 100000Дж
P – ?
В задании №9 ЕГЭ по физике необходимо продемонстрировать знания в области такого раздела физики, как термодинамика. Работа идеального газа, КПД тепловых машин, циклы - вот, что ждет нас в девятом задании.
Рабочее тело идеальной тепловой машины с КПД, равным 0,25, за цикл своей работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 8 Дж. Какова работа, совершаемая за цикл этой машиной?
Алгоритм решения
Решение
Запишем исходные данные:
Формула КПД тепловой машины:
pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить
Идеальный газ переводят из состояния 1 в состояние 3 так, как показано на графике зависимости давления газа от объёма. Работа, совершённая при этом газом, равна
Алгоритм решения
Решение
Работа совершается только тогда, когда газ меняет объем. Поэтому работа совершается только на участке 1–2.
Работа идеального газа равна площади фигуры, заключенной под графиком термодинамического процесса в координатах (p, V).
Давление газа при этом равно 2p0, а объем равен разности 2V0и V0. Следовательно, работа, совершенная газом, будет равна произведению:
A = 2 p 0 ( 2 V 0 − V 0 ) = 2 p 0 V 0
pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить
Газу передали изохорно количество теплоты 300 Дж. Как изменилась его внутренняя энергия в этом процессе?
Решение упражнений к учебнику Г.Я.Мякишева, Б.Б.Буховцева
1. Как изменится внутренняя энергия одноатомного идеального газа, если его давление увеличится в 3 раза, а объем уменьшится в 2 раза?
2. Термодинамической системе передано количество теплоты 200 Дж. Как изменилась внутренняя энергия системы, если при этом она совершила работу 400 Дж?
3. Стержень отбойного молотка приводится в движение сжатым воздухом. Масса воздуха в цилиндре за время хода поршня меняется от 0,1 до 0,5 г. Считая давление воздуха в цилиндре и температуру (27⁰C) постоянными, определите работу газа за один ход поршня. Молярная масса воздуха М = 0,029 кг/моль.
4. На одинаковые газовые горелки поставили два одинаковых плотно закупоренных сосуда вместимостью по 1 л. В одном сосуде находится вода, а в другом — воздух. Какой сосуд быстрее нагревается до 50 °С? Почему?
5. Предложен следующий проект вечного двигателя (рис. 13.12). Закрытый сосуд разделен на две половинки герметичной перегородкой, сквозь которую пропущены трубка и водяная турбина в кожухе с двумя отверстиями. Давление воздуха в нижней части больше, чем в верхней. Вода поднимается по трубке и наполняет открытую камеру. В нижней части очередная порция воды выливается из камеры турбины, подошедшей к отверстию кожуха. Почему данная машина не будет работать вечно?
6. Положительна или отрицательна работа газа в процессах 1—2, 2—3 и 3—1 на рисунке 10.5? Получает газ тепло или отдает в каждом из этих процессов?
7. Какое количество теплоты необходимо для изохорного нагревания гелия массой 4 кг на 100 К?
8. Вычислите увеличение внутренней энергии водорода массой 2 кг при изобарном его нагревании на 10 К. (Удельная теплоемкость водорода при постоянном давлении равна 14 кДж/(кг• К).)
9. В цилиндре компрессора сжимают идеальный одноатомный газ, количество вещества которого 4 моль. Определите, насколько поднялась температура газа за один ход поршня, если при этом была совершена работа 500 Дж. Процесс считайте адиабатным.
10. В калориметре находится вода массой 0,4 кг при температуре 10 °С. В воду положили лед массой 0,6 кг при температуре -40 ⁰С. Какая температура установится в калориметре, если его теплоемкость ничтожно мала?
11. Какой должна быть температура нагревателя, для того чтобы стало возможным достижение значения КПД тепловой машины 80%, если температура холодильника 27 °С?
12. В процессе работы тепловой машины за некоторое время рабочим телом было получено от нагревателя количество теплоты (Q1 = 1,5 •10 6 Дж, передано холодильнику Q2 = -1,2 • 10 6 Дж. Вычислите КПД машины и сравните его с максимально возможным КПД, если температуры нагревателя и холодильника соответственно равны 250 °С и 30 °С.
Читайте также: