Получите свидетельство
Вход
Данная тема посвящена решению задач на тепловые двигатели и коэффициент полезного действия тепловых двигателей.
Задача 1. В идеальном тепловом двигателе абсолютная температура холодильника вдвое меньше температуры нагревателя. Если, не меняя температуры нагревателя, температуру холодильника понизить второе, то во сколько раз увеличится КПД двигателя?
|
ДАНО:
|
РЕШЕНИЕ КПД идеального теплового двигателя определяется по формуле
Применим данную формулу к рассматриваемому тепловому двигателю для двух случаев
Тогда искомое соотношение
|
|
|
Ответ: КПД двигателя увеличится в 1,7 раза.
Задача 2. В цилиндре двигателя автомобиля при сгорании топлива образуются газы, температура которых 1000 К, температура отработанных газов 373 К. Определить путь, пройденный автомобилем, имеющим в баке 40 л топлива, удельная теплота сгорания которого 3,2 ∙ 1010 Дж/м3. Сила сопротивления движению автомобиля 1,7 ∙ 103 Н. Двигатель считать идеальным.
|
ДАНО:
|
РЕШЕНИЕ КПД теплового двигателя
Полезная работа двигателя
Количество теплоты полученное двигателем
Тогда
КПД идеального теплового двигателя
Тогда
|
|
|
Ответ: автомобиль проехал 472 км.
Задача 3. В калориметр, содержащий 0,5 кг воды и 0,1 кг льда при температуре 273 К, поместили электрический нагреватель при такой же температуре. Общая теплоемкость калориметра и нагревателя 100 Дж/К. Сколько времени необходимо пропускать ток через нагреватель, чтобы вода в калориметре нагрелась до 373 К и 0,2 кг ее обратились в пар? Нагреватель потребляет мощность 500 Вт, а КПД — 90%.
|
ДАНО:
|
РЕШЕНИЕ Запишем формулу, по которой можно рассчитать коэффициент полезного действия рассматриваемой установки
Количество теплоты, выделяемое нагревателем
Количество теплоты для плавления льда:
нагревания воды:
нагревания калориметра и нагревателя:
парообразования:
Тогда КПД установки
Тогда
Проверим размерности
|
|
|
Ответ: ток необходимо пропускать 27,6 мин.
Задача 4. Абсолютная температура нагревателя идеального теплового двигателя в 3 раза выше температуры холодильника. Если за один цикл двигатель поднимает поршень массой 5 кг на высоту 20 м и сжимает при этом пружину жесткостью 625 кН/м на 8 см, то какое количество теплоты получает рабочее тело от нагревателя за один цикл?
|
ДАНО:
|
РЕШЕНИЕ КПД идеального теплового двигателя
Полезная работа двигателя представляет собой сумму работы силы тяжести поршня, при его подъеме на заданную высоту, и работы силы упругости пружины при ее сжатии
Тогда
Искомое количество теплоты
|
|
|
Ответ: рабочее тело за один цикл получает 4,5 кДж теплоты.
Задача 5. Кожух станкового пулемета наполнен 4 кг воды при температуре 0 оС. Скорость стрельбы 10 выстрелов в секунду. Заряд пороха в патроне 3,2 г. За какое время выкипит половина воды в кожухе при непрерывной стрельбе? Считать, что на нагревание ствола идет 30% теплоты, выделенной при сгорании топлива. Какова начальная скорость пули, если ее масса 9,6 г, а КПД пулемета 20%?
|
ДАНО:
|
СИ
|
РЕШЕНИЕ Изменение внутренней энергии сгораемого топлива:
Количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива
Тогда изменение внутренней энергии
КПД процесса при теплообмене с учетом закона сохранения энергии
Количество теплоты, полученное водой
Тогда
Тогда время, за которое выкипит половина воды
КПД пулемета
Работа расширения пороховых газов
Тогда скорость движения пули
Проверим размерности
|
|
|
Ответ: 1700 с; 712 м/с.
1
7315
я и до вас искал ответ на этот вопрос, как мне кажется, все более развернуто и понятно описывается тут : https://holodilnik1.ru/morozilnye-kamery/za-skolko-vremeni-voda-prevratitsja-v-led-v-morozilke/