Примеры решения задач

Задача 1

В процессе работы тепловой машины за некоторое время рабочим телом было получено от нагревателя количество теплоты 1,5 МДж, передано холодильнику 1,2 МДж. Вычислить КПД машины.

Дано:

= 1,5·106Дж

= 1,2·106Дж

 

- ?

Ответ: 20 %

Решение

Задача 2

В тепловой машине за счёт каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совершается работа 300 Дж. Определить КПД машины.

Дано:

= 1 кДж=1000 Дж

=300 Дж

 

- ?

Решение

Ответ: 30 %

Задача 3

КПД идеальной тепловой машины 30 %. Определить температуру нагревателя, если температура холодильника 7ºС.

Дано:

=30 % =0,3

t2=7ºС

Т2=280 К

 

Т1 - ?

Решение

→

К: t2 = 400-273 = 127ºC

Ответ: 127ºC.

Задача 4

Тепловая машина работает по циклу Карно. Количество теплоты, получаемое от нагревателя за цикл, равно 2·103 Дж. Из них 60 % передается холодильнику. Найти работу, совершенную за цикл.

Для этих же данных найти КПД машины.

Дано:

= 2·103 Дж

= 0,6·

 

- ?

Ответ: 0,8 кДж; 40 %.

Решение

Дж

;

Другие формулы, которые могут пригодиться в самостоятельной работе!

Температура нагревателя: ; аналогично для (формулу запишите самостоятельно)

Температура холодильника: ; аналогично для (формулу запишите самостоятельно)

Пример перевода коэффициента КПД в проценты: коэффициент КПД, равный 0,6 соответствует 60 %.

Теплота сжигания топлива Q=k·m

Мощность двигателя ;

Задачи для самостоятельного решения

«КПД тепловых двигателей»

1. Каков максимальный КПД может быть у тепловой машины с температурой нагреваК и температурой холодильника 300 К?

2. Тепловая машина получает от нагревателя количество теплоты, равное 3360 Дж за каждый цикл, а холодильнику отдаётся 2688 Дж. Найдите КПД машины.

3. Идеальная тепловая машина работает как двигатель в интервале температур 327°С и 27°С. Определите КПД этой машины.

4. Найдите КПД тепловой машины, если совершается работа 250 Дж на каждый 1 кДж теплоты, полученной от нагревателя. Какое количество теплоты отдаётся холодильнику?

5. Рассчитайте КПД идеальной тепловой машины, если температура нагреваС, а холодильника 3270С.

6. Тепловая машина за цикл получает от нагреваДж теплоты и отдает холодильнику 350 Дж. Чему равен ее КПД?

7. Найдите максимально возможное КПД тепловой машины, если температура нагреваК, а холодильника 275 К.

8. Тепловая машина работает по циклу Карно. Количество теплоты, получаемое от нагревателя за цикл, равно 1,5 кДж. Из них 80% передается холодильнику. Найти КПД цикла.

9. Температура нагревателя идеальной тепловой машины 1270С. Определить температуру холодильника, если КПД машины 25%.

10. Рассчитайте работу, совершённую двигателем, если от нагревателя получено количество теплоты, равное 50 кДж. КПД двига%.

11. Тепловая машина работает по циклу Карно. Количество теплоты, получаемое от нагревателя за цикл, равно 1,5 кДж. Из них 80% передается холодильнику. Найти работу, совершенную за цикл.

12. Двигатель мотоцикла за час расходует 2 кг бензина. Определить КПД двигателя мотоцикла, если его мощность 6 кВт.

13. В процессе работы тепловой машины за некоторое время рабочим телом было получено от нагревателя количество теплоты 2 МДж, передано холодильнику 1,5 МДж. Вычислить КПД машины и сравнить его с максимально возможным КПД, если температура нагревателя и холодильника соответственно равны 250ºС и 30ºС. (в одной задаче расчёт по двум формулам КПД)

 

Оценивание этапов решения задачи с применением математического закона (формулы)

Записать условие задачи – 1 балл Перевести данные задачи в СИ – 1 балл Записать формулу для нахождения неизвестной величины – 1 балл При необходимости преобразовать формулу – 1 балл Вычисления, грамотное оформление ответа – 1 балл

Максимальная оценка за задачу – “5”

Ответы: 1.70%; 2. 20%; 3. 50%; 4. 25%; 750 Дж; 5. 50%; 6. 30%;

7. 45%; 8. 20%; 9. 27 ºС; 10. 20 кДж;11. 300 Дж; 12. ≈25%; 13. 20% и 42%;