Question

какое количество бензина израсходуется в двигателе внутреннего сгорания, который приводит в движение насос, вытягивающий 4т нефти с глубины 1500м? КПД двигателя 30%?

Answer 1

Коэффициент полезного действия (КПД)
                                        $\eta= \frac{A}{Q_H}$
где   $A \ -$ полезная работа. В данном случае полезной работой будет работа совершаемая насосом: 
                                        $A=m_{_H}\cdot g\cdot h$
где   $m=4 \ _T=4000 \ _K_\Gamma$ - масса нефти поднимаемая на высоту;   $h \ -$ высота на которую поднимается нефть из глубины

$Q_H \ -$ теплота получаемая от нагревателя. В данном случае нагревателем будет, то количество теплоты которое выделится при сгорании бензина в двигателе внутреннего сгорания (ДВС):
                                        $Q=q\cdot m_x$
где   $c=46\cdot 10^6$ Дж/кг - удельная теплота сгорания бензина;
$m \ -$ масса сгоревшего бензина (нужно определить)

Расписываем изначальную формулу КПД:
                                         $\eta = \frac{m_{_H} \cdot g\cdot h}{q\cdot m_x}$
Откуда искомая величина: 
                                         $m_x = \frac{m_{_H} \cdot g\cdot h}{q\cdot \eta} = \frac{4000\cdot 9,8\cdot1500 }{46\cdot 10^6\cdot 0,3} \approx4,261 \ _K_\Gamma$

Answer 2

Для решения этой задачи нужно учесть следующие факторы:

1. Энергетическое содержание нефти: Энергия, которая требуется для вытягивания 1 тонны нефти из глубины, зависит от её химического состава и может варьироваться. Для упрощения расчетов, предположим, что среднее энергетическое содержание нефти составляет около 40 МДж/кг (мегаджоулей на килограмм).

2. Масса нефти: У нас есть 4 тонны нефти.

3. КПД двигателя: КПД (КПД - коэффициент полезного действия) указывает, какая часть энергии, потребляемой двигателем, используется для выполнения полезной работы. В данном случае КПД равен 30%, что означает, что только 30% энергии, полученной от сжигания бензина, используется для работы насоса.

Теперь можно рассчитать количество бензина, израсходуемого двигателем:

Энергетическое содержание 1 тонны нефти: 40 МДж/кг

Энергия, необходимая для вытягивания 4 тонн нефти: = (40 МДж/кг) * (4 тонны) = 160 МДж

Теперь мы можем определить общее количество энергии, которое нужно получить от сжигания бензина, чтобы обеспечить работу насоса:

Общая энергия = (160 МДж) / (0.3) = 533.33 МДж

Так как КПД двигателя составляет 30%, только 30% энергии от сжигания бензина будет использовано для работы насоса. Поэтому общее количество энергии, которое нужно получить от сжигания бензина:

Общая энергия от сжигания бензина = (533.33 МДж) / (0.3) ≈ 1777.77 МДж

Конкретное количество бензина, которое будет израсходовано, зависит от его энергетического содержания. Энергетическое содержание бензина обычно указывается в Дж/литр.