Động cơ nhiệt (vật lý 8)

BÀI 28: GIẢI BÀI TẬP ĐỘNG CƠ NHIỆT I. ĐỘNG CƠ NHIỆT LÀ GÌ? ĐỘNG CƠ NỔ 4 KÌ - HIỆU SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT C1. Ở động cơ nổ 4 kì cũng như ở bất kì động cơ nhiệt nào khác có phải toàn bộ nhiệt lượng của nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích không? Tại sao? Trả lời Ở động cơ nổ 4 kì cũng như ỏ’ bất kì động cơ nhiệt nào khác, không nhải toàn bộ nhiệt lượng của nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích. Một phần nhiệt lượng của nhiên ...

BÀI 28: GIẢI BÀI TẬP ĐỘNG CƠ NHIỆT

I. ĐỘNG CƠ NHIỆT LÀ GÌ? ĐỘNG CƠ NỔ 4 KÌ - HIỆU SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT

C1. Ở động cơ nổ 4 kì cũng như ở bất kì động cơ nhiệt nào khác có phải toàn bộ nhiệt lượng của nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích không? Tại sao?

Trả lời

Ở động cơ nổ 4 kì cũng như ỏ’ bất kì động cơ nhiệt nào khác, không nhải toàn bộ nhiệt lượng của nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích. Một phần nhiệt lượng của nhiên liệu bị đốt cháy được truyền cho các bộ phận của động cơ nhiệt làm cho các bộ phận này nóng lên, đồng thời một phần nữa theo khí thải thoát ra ngoài khí quyển làm cho khí quyển cũng nóng lên.

C2. Trong thực tế chỉ có khoảng từ 30% đến 40% nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích. Người ta nói các động cơ nhiệt có hiệu suất vào khoảng từ 30% đến 40% và đưa ra công thức tính hiệu suất sau đây: H = A/Q

Hãy phát biểu định nghĩa hiệu suât của động cơ nhiệt và nêu tên, đơn vị của các đại lượng có mặt trong biểu thức trên.

Trả lời

Hiệu suất của động cơ nhiệt được xác định bằng tỉ số giữa phần nhiệt lượng chuyển hóa thành công cơ học và nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt chát tỏa ra.

Trong biểu thức: H = A/Q

A là công mà động cơ thực hiện được. Công này có độ lớn bằng phần nhiệt lượng chuyến hóa thành công. Đơn vị của A là Jun (J).

Q là nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra. Đơn vị của Q là Jun (J).

II. VẬN DỤNG

C3. Các máy cơ đơn giản học ở lớp 6 có phải là động cơ nhiệt không? Tại sao?

Trả lời

Các máy cơ đơn giản học ở lớp 6 không phải là động cơ nhiệt vì trong quá trình hoạt động của các máy này không có sự chuyển hóa từ năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy thành cơ năng.

C4. Hãy kể tên các dụng cụ có sử dụng động cơ nổ 4 kì mà em biết.

Trả lời

Một số dụng cụ có sử dụng động cơ nổ 4 kì: Một số loại động cơ ô tô, một số loại động cơ xe máy, máy nổ của nhà máy nhiệt điện,...

C5. Theo em thì động cơ nhiệt có thể gây ra những tác hại nào đô'i với môi trường sống của chúng ra?

Trả lời

Những tác hại:

- Ô nhiễm môi trường do khí thải của các động cơ có nhiều chất độc.

- Ô nhiễm về tiếng ồn.

- Nhiệt lơợng do động cơ thải ra góp phần làm tăng nhiệt độ của khí quyển.

C6. Một ô tô chạy được quãng đường 100 km với lực kéo trung bình là 700 N, tiêu thụ hết 5 lít xăng (khoảng 4kg). Tính hiệu suất của động cơ ô tô.

Trả lời

Công động cơ ô tô thực hiện là:

A = F.S = 700.100000 = 7.107J

Nhiệt lượng do nhiên liệu cháy tỏa ra là:

Q = m.q = 4.46.10⁶ = 18,4.107J

Hiệu suất của động cơ ô tô là:

H = A/Q.100 = 7.10⁷/18,4.10⁷ = 38,04%.

C. GIẢI BÀI TẬP

B1. Động cơ nào sau đây không phải là động cơ nhiệt?

A. Động cơ của máy bay phản lực.

B. Động cơ của xe máy Hon-đa.

C. Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy thủy điện Sông Đà.

D. Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy nhiệt điện.

Trả lời

Chọn câu C: Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy thủy điện Sông Đà.

B2. Câu nào dưới đây nói về hiệu suất của động cơ nhiệt?

A. Hiệu suất cho biết động cơ mạnh hay yếu.

B. Hiệu suất cho biết động cơ thực hiện công nhanh hay chậm.

C. Hiệu suất cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi lkg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn trong động cơ.

D. Hiệu suất cho biết có bao nhiêu phần trăm nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích.

Trả lời

Chọn câu D: Hiệu suất cho biết có bao nhiêu phần trăm nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích.

B3. Một ôtô chạy 100km với lực kéo không đổi là 700N thì tiêu thụ hết 6 lít xăng. Tính hiệu suất của động cơ đó biết năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.107J/kg, khôi lượng riêng của xăng là 700kg/m3.

Trả lời

Ta có: A = F.s = 700N.100000m = 70000000J

Q = q.m = 4,6.10⁷.4,2 = 193200000J

Hiệu suất của động cơ là: H=A/Q= 70000000/193200000 = 0,36

B4. Một máy bơm nước sau khi tiêu thụ hết 8kg dầu thì đưa được 700m³ nước lên cao 8m. Tính hiệu suất của máy bơm đó biết năng suất tỏa nhiệt của dầu dùng cho máy bơm này là 4,6.107J/kg.

Trả lời

Ta có: A = P.h = 10m.h = 700000.10.8 = 56.10⁶J

Q = q.m = 4,6.10⁷.8 = 36,8.10⁷J = 368.10⁶J

Vậy H = A/Q = 56.10⁶/368.10⁶ = 0,15. Suy ra: H = 15%

B5. Với 2 lit xăng, một xe máy có công suất l,6kw chuyển động với vận tốc 36km/h sẽ đi được bao nhiêu km? Biết hiệu suất của động cơ là 25%, năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.10⁷J/kg, khôi lượng riêng của xăng là 700kg/m³.

Trả lời

Ta có: Q = q.m = q.D.V = 4,6.10⁷.700.0,002 = 6,44. 10⁷J

Công mà động cơ xe máy thực hiện được là:

A = Q.H = 6,44. 10⁷.0,25 = 1,61.10⁷J = 16,1.10⁶J

Từ công thức p = A/t , ta có:

t = A/t = 16,1.10⁶/1600 = 10062,5s

Quãng đường xe đi được là:

s = v.t =10062,5 36000/3600 = 100625m ≈ 101km

B6. Động cơ của một máy bay có công suất 2.10⁶w và hiệu suất 30%. Hỏi với 1 tấn xăng, máy bay có thể bay được bao nhiêu lâu? Biết năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.10⁷J/kg.

Trả lời

Ta có: Q = q.m = 4,6.10⁷.1000 = 46.10⁹J

A = Q.H = 46.10⁹.0,3 = 138.10⁸J

Thời gian máy bay được là:

t = A/P = 138.10⁸/2.10⁶ = 6900s = 1 giờ 55 phút

B7. Tính hiệu suất của động cơ một ôtô biết rằng khi ôtô chuyển động với vận tốc 72km/h thì động cơ có công suất 20kW và tiêu thụ 20 lít xăng để chạy 200km.

Trả lời

Ta có: 2km/h = 20m/s; s = 200km = 2.10⁵m.

p = 20kW = 2.10⁴W; V = 20/ = 0,02m³.

Q = m.q = D.V.q = 0,7.10³.0,02.46.10⁶ = 644.10⁶J

A = p.t = P.s/v = 2.10⁴.2.10⁵/20 = 2.10⁸J 

Hiệu suất của động cơ ô tô là:

H = A/Q = 2.10⁸/633.10⁶ = 0,31. Vậy H = 31%.