Фізика 8 клас збірник задач - Леонід Кирик - 2016

ТЕПЛОВІ ЯВИЩА

10. Теплові двигуни

Зубцы, ремни, колеса, цепи,

Свист поршней, взмахи рычага;

Вне — замисли, наружи — цели,

Но тайна где-то спит, строга.

Машины! Строй ваш вырос бредом,

Земля гудит под ваш распев;

Мир в ваша скрепы веком предан,

В вас ждет царей, оторопев.

В. Брюсов

Приклад розв'язування задачі

Двигун потужністю N=20 кВт споживає за годину V = 5 л бензину. Визначте ККД двигуна.

Дано:

Розв’язання

Відповідно до означення ККД

Корисна робота Aкop = Nt; теплота згоряння бензину Q = qm; маса бензину m = ρV

Перевіримо одиниці величин:

Обчислимо ККД двигуна:

Відповідь. η = 46 %.

Усна розминка

10.1. Наведіть приклади перетворення внутрішньої енергії цари на механічну енергію тіла.

10.2. Які перетворення енергії відбуваються в теплових двигунах?

10.3. У яких пристроях використовують теплові двигуни? Наведіть приклади.

10.4. Яку роль теплові машини відіграли в розвитку промисловості й транспорту? Наведіть приклади.

10.5. Який тип теплових двигунів є найпоширенішим?

10.6. Із яких трьох обов’язкових елементів складається будь- який тепловий двигун?

Перший рівень

10.7. Чи може ККД теплового двигуна дорівнювати 100 %?

10.8. Перший універсальний тепловий двигун винайшов російський інженер І. І. Ползунов. Які перетворення енергії відбувалися в цьому двигуні?

10.9. До якого типу належать найпотужніші теплові двигуни?

10.10. Із чого складається пальна суміш, яка надходить у циліндр двигуна внутрішнього згоряння?

10.11. В одній паровій турбіні корисна робота становить 1/5 частину енергії пари, а в другій — 1/3 частину. Подайте ККД обох турбін у відсотках.

10.12. Який ККД теплового двигуна, що виконав корисну роботу 80 кДж, якщо за повного згоряння палива виділилася енергія 400 кДж?

10.13. За повного згоряння палива в тепловому двигуні виділилося 500 кДж теплоти. Визначте корисну роботу, виконану двигуном, якщо його ККД 30 %.

10.14. Тепловий двигун виконав корисну роботу 120 кДж. Яка кількість енергії виділилася внаслідок повного згоряння палива, якщо ККД двигуна 25 %?

10.15. Визначте ККД двигуна трактора, якому для виконання корисної роботи 19,35 МДж необхідно 1,5 кг палива з питомою теплотою згоряння 43 МДж/кг.

Другий рівень

10.16. Чи можна внутрішню енергію палива повністю перетворити на механічну?

10.17. Чому температура газу у двигуні внутрішнього згоряння під час такту «робочий хід» знижується?

10.18. Чому під час згоряння горючої суміші тиск у циліндрі двигуна внутрішнього згоряння сильно збільшується?

10.19. Коли внутрішня енергія робочої суміші в циліндрі двигуна внутрішнього згоряння більша: наприкінці такту «усмоктування» чи наприкінці такту «стиснення»? Чому?

10.20. Для чого паливо в циліндри двигуна внутрішнього згоряння надходить у розпорошеному стані?

10.21. Чи відрізняється температура пари, що виходить із циліндра парової машини, від температури пари, що надходить у цей циліндр?

10.22. Двигун внутрішнього згоряння потужністю 36 кВт за 1 год роботи витратив 15 кг бензину. Визначте ККД двигуна.

10.23. Під час згоряння палива в тепловому двигуні за 30 хв виділилася енергія 10,8 МДж. Визначте потужність двигуна, якщо його ККД 20 %.

10.24. Тепловий двигун потужністю 19 кВт за 3 год роботи витратив 12 кг палива. Визначте, на якому паливі працював цей двигун, якщо його ККД 40 %.

10.25. Скільки природного газу необхідно спалити для виконання корисної роботи 110 кДж, якщо ККД двигуна 25 %?

10.26. Двигун витратив 6 кг гасу за 2 год. Яка потужність цього теплового двигуна, якщо його ККД дорівнює 25 %?

10.27. Визначте ККД двигуна внутрішнього згоряння, якщо він витрачає за 8 год роботи 2 л бензину. Потужність двигуна дорівнює 430 Вт.

Третій рівень

10.28. Які особливості конструкції двигуна внутрішнього згоряння роблять обертання вала двигуна практично рівномірним?

10.29. Чому висота польоту літаків, двигуни яких працюють на суміші пального й повітря, обмежена?

10.30. Чи впливає неповне згоряння палива у двигуні внутрішнього згоряння на його ККД; на довкілля?

10.31. Іноді газ, охолоджуючись, віддає меншу кількість теплоти, ніж було витрачено на його нагрівання. Чи не суперечить це закону збереження енергії?

10.32. Чи буде ККД теплових машин дорівнювати 100 %, якщо тертя в частинах машини звести до нуля?

10.33. Автомобіль рівномірно рухається по горизонтальній дорозі. Під час згоряння палива у двигуні автомобіля виділилася енергія 200 кДж. Яка частина енергії перетворилася в остаточному підсумку на механічну, якщо ККД двигуна 40 % ?

10.34. Визначте кількість ходів, що виконують всі поршні чотиритактного восьмициліндрового двигуна за час одного оберту колінного вала.

10.35. Скільки робочих ходів відбувається в чотирициліндровому двигуні внутрішнього згоряння за час одного оберту колінного вала?

10.36. Робочий хід у циліндрах двигуна відбувається в такому порядку: в 1-му циліндрі, у 2-му циліндрі, потім у 4-му і, нарешті, у 3-му. Визначте, який такт почався у 2-му, 3-му і 4-му циліндрах, пронумерованих зліва направо (див. Малюнок), у той момент, коли в 1-му циліндрі почався робочий хід.

10.37. Автомобіль подолав 80 км. Двигун автомобіля розвивав середню потужність 49 кВт і витратив 14 л бензину. Із якою середньою швидкістю рухався автомобіль, якщо ККД його двигуна 30 %?

10.38. У підіймачі використовують двигун внутрішнього згоряння із ККД 30 %. За допомогою підіймача пісок масою 150 т перемістили з кар’єру завглибшки 40 м на поверхню землі. Скільки літрів бензину витратили? Вважайте, що g = 10 Н/кг.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити