Меню

Полезная мощность теплового двигателя равна 2 квт его кпд равен 12



Тепловой двигатель. Коэффициент полезного действия теплового двигателя.

Согласно закону сохранения энергии, работа, совершаемая двигателем, равна:

где Q, — количество теплоты, полученное от нагревателя. Q 2 — количество теплоты, отданное холодильнику.

рабо­ты A’, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

Так как у всех двигателей некоторое количество теплоты передается холодильнику, то η T 1 – T 2 = 0 двигатель не может работать.

Цикл Карно — это круговой обратимый процесс, состоящий из двух адиабатических процессов.

Впервые этот процесс был рассмотрен французским инженером и ученым Н. Л. С. Карно в 1824 г. в книге «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу».

Целью исследований Карно было выяснение причин несовершенства тепловых машин того времени (они имели КПД ≤ 5 %) и поиски путей их усовершенствования.

Цикл Карно — самый эффективный из всех возможных. Его КПД максимален.

На рисунке изображены термодинамические процес­сы цикла. В процессе изотермического расширения (1-2) при температуре T 1, работа совершается за счет измене­ния внутренней энергии нагревателя, т. е. за счет подве­дения к газу количества теплоты Q:

Охлаждение газа перед сжатием (3-4) происходит при адиабатном расширении (2-3). Изменение внутренней энергии ΔU 23 при адиабатном процессе ( Q = 0) полностью преобразуется в механическую работу:

Температура газа в результате адиабатического рас­ширения (2-3) понижается до температуры холодильни­ка T 2 T 1. В процессе (3-4) газ изотермически сжимает­ся, передавая холодильнику количество теплоты Q 2:

Цикл завершается процессом адиабатического сжатия (4-1), при котором газ нагревается до температуры Т 1.

Максимальное значение КПД тепловых двигателей, работающих на идеальном газе, по циклу Карно:

выражена в доказанной С. Карно теореме о том, что КПД любого теплового двигателя не может превышать КПД цикла Карно, осуществляемого при той же температуре нагревателя и холодильника.

Источник

КПД теплового двигателя

В этой статье разобраны задачи на КПД тепловой машины. Статья пригодится как школьникам 8-го, так и школьникам 11-го классов при подготовке к ЕГЭ по физике.

Задача На спир­тов­ке на­гре­ва­ют воду. Взяли 175 г воды и на­гре­ли от 15^<\circ data-lazy-src=

Запишем формулу, по которой определяется КПД:

\[\eta=\frac<Q_<polez data-lazy-src=

Теперь определим, сколько энергии было на это потрачено. Эта энергия выделилась при сгорании спирта ( qДж/кг – удельная теплота сгорания спирта, табличная величина):

Задача Теп­ло­вой дви­га­тель со­вер­шил по­лез­ную ра­бо­ту 23000 кДж и из­рас­хо­до­вал при этом 2 кг бен­зи­на. Найти КПД теп­ло­во­го дви­га­те­ля.

Задача эта похожа на предыдущую, только проще. Здесь уже определена полезная работа, поэтому нам осталось определить затраченную (сколько джоулей получили при сгорании бензина):

\[\eta=\frac<Q_<polez data-lazy-src=

Задача КПД теплового двигателя равно 40 %. Какое количество теплоты получает этот двигатель от нагревателя за один цикл, если холодильнику при этом передается количество теплоты 400 Дж? Какую работу совершает двигатель за цикл?

КПД двигателя можно найти, как отношение разности полученного и отданного количеств теплоты к полученному количеству теплоты:

\[Q_<otd data-lazy-src=

Задача Вычислите КПД теплового двигателя, если количество теплоты, отдаваемое холодильнику в 1,5 раза больше работы, совершенной двигателем за то же время. Найдите отношение количества теплоты, полученного от нагревателя за один цикл, к количеству теплоты, отданному холодильнику.

Читайте также:  Какова мощность двигателя совершающего работу 2кдж за 4 с

\[2,5Q_<otd data-lazy-src=

Задача Нагревателем тепловой машины является насыщенный водяной пар при температуре 100^<\circ data-lazy-src=

Задача Вычислите КПД теплового двигателя, если количество теплоты, отдаваемое холодильнику, в 1,2 раза больше работы, совершенной двигателем за то же время. Найдите отношение количества теплоты, полученного от нагревателя за один цикл, к количеству теплоты, отданному холодильнику.

Предлагаю вам решить эту задачу самостоятельно, потому что ее решение – точно такое же, как у задачи 5. Приведу только ответ: 45%.

Задача Определите КПД теплового двигателя, если количество теплоты, получаемое рабочим веществом от нагревателя за один цикл, в 1,4 раза больше количества теплоты, отданного холодильнику за то же время. Какова работа этого двигателя за цикл, если холодильнику было передано количество теплоты 600 Дж?

Предлагаю вам решить эту задачу самостоятельно, потому что ее решение простое, похоже на задачу 6. Приведу только ответ: , 240 Дж.

Задача Тепловой двигатель с КПД, равным 20 %, совершил работу 400 Дж. Какое количество теплоты при этом было передано холодильнику и какое – получено от нагревателя?

При этом работа, совершенная двигателем, равна разности полученного и отданного количеств теплоты:

\[A= Q_<pol data-lazy-src=

\[Q_<pol data-lazy-src=