Question

Физика. 8 класс В двигателе внутреннего сгорания при работе образуются газы, температура которых t1 = 727°C. Температура отработанного газа t2 = 127°C. Двигатель расходует за T=30 мин m = 18 кг топлива, удельная теплота сгорания которого q = 4,2·107Дж/кг. Найти полезную мощность. Какой формулой тут нужно пользоваться для поиска КПД?

Answer 1

Ответ:

скорее всего Q=cm( t первоначальную - t конечную)

Answer 2

Для нахождения полезной мощности и КПД (коэффициента полезного действия) двигателя внутреннего сгорания можно использовать следующие формулы:

1. Полезная мощность (P) выражается как разность между тепловой мощностью (Q1) и мощностью, ушедшей в отработанные газы (Q2):

   P = Q1 - Q2

2. Тепловая мощность (Q1) определяется как произведение удельной теплоты сгорания топлива (q) на массу топлива (m):

   Q1 = q * m

3. Тепловая мощность, ушедшая в отработанные газы (Q2), выражается как разность между тепловой энергией в начальных газах (Qнач) и тепловой энергией в отработанных газах (Qкон):

   Q2 = Qнач - Qкон

4. Для нахождения Qнач и Qкон, вы можете использовать закон сохранения энергии:

   Qнач - Qкон = W

   где W - работа, совершаемая двигателем.

5. Работу двигателя можно выразить как произведение силы тяги (F) на путь (d):

   W = F * d

6. КПД (η) определяется как отношение полезной мощности к тепловой мощности:

   η = P / Q1

Теперь давайте рассчитаем значения.

Удельная теплота сгорания топлива (q) = 4,2 * 10^7 Дж/кг Масса топлива (m) = 18 кг

Сначала найдем тепловую мощность (Q1):

Q1 = q * m Q1 = (4.2 * 10^7 Дж/кг) * 18 кг Q1 = 7.56 * 10^8 Дж

Теперь найдем тепловую мощность, ушедшую в отработанные газы (Q2). Для этого нам нужно учесть разницу в температурах t1 и t2:

ΔT = t1 - t2 = 727°C - 127°C = 600°C = 600 K

Q2 = m * c * ΔT где c - удельная теплоемкость газов (зависит от состава газов). Для упрощения расчетов, предположим, что c = const.

Q2 = 18 кг * c * 600 K

Теперь мы можем использовать второй закон термодинамики, чтобы найти КПД:

Qнач - Qкон = W W = F * d

ΔU = Qнач - Qкон

Давайте предположим, что работа двигателя исключительно совершается в результате изменения внутренней энергии газов (другие формы работы могут быть незначительными или исключены из рассмотрения). Тогда:

ΔU = n * Cv * ΔT

где n - количество вещества газа, Cv - молярная удельная теплоемкость при постоянном объеме, ΔT - изменение температуры.

Используя уравнение состояния идеального газа (PV = nRT), мы можем связать количество вещества газа n и массу м:

n = m / M

где M - молярная масса газа.

Таким образом:

ΔU = (m / M) * Cv * ΔT

Теперь мы можем выразить ΔU в терминах массы и удельной теплоемкости газов:

ΔU = (m / M) * Cv * ΔT ΔU = (m / M) * c * ΔT

Теперь мы можем найти работу W, совершаемую двигателем:

W = ΔU

Теперь, зная работу W и тепловую мощность Q2, мы можем найти полезную мощность:

P = Q1 - Q2

И, наконец, КПД (η) определяется как отношение полезной мощности к тепловой мощности:

η = P / Q1

Итак, это общий процесс расчета полезной мощности и КПД двигателя внутреннего сгорания. Расчеты могут быть более сложными в реальных условиях из-за нескольких факторов, таких как учет разных процессов, эффективности, состава газов и других параметров.