Question

Автомобиль мощностью 53 кВт расходует 17 кг бензина в час. Определи КПД двигателя автомобиля. (Удельная теплота сгорания бензина q=46900 кДж/кг).

Answer 1

Дано:  P = 53 кВт = 53·10³ Вт;

           m = 17 кг;

           q = 46900 кДж/кг = 469·10⁵ Дж/кг;

           t = 1 ч = 3600 c

КПД - ?

Решение:

Количество энергии, полученное в результате сгорания бензина:

$Q = qm=A_3$

Полезная работа двигателя:

$A_n=Pt$

КПД  двигателя автомобиля:

$\eta=\dfrac{A_n}{A_3}\cdot 100\%=\dfrac{Pt}{qm}\cdot 100\%\\\\\\\eta=\dfrac{53\cdot 10^3\cdot 3600}{469\cdot 10^5\cdot 17}\cdot 100\%\approx 24\%$

Ответ: ≈24%

Answer 2

Для определения КПД (КПД - Коэффициент полезного действия) двигателя автомобиля, нужно сначала рассчитать полезную мощность, которую он вырабатывает, а затем поделить её на полную мощность, которую получается из затрачиваемой энергии.

1. Рассчитаем полезную мощность двигателя: Мощность двигателя, выраженная в киловаттах (кВт), равна 53 кВт.

2. Рассчитаем полную мощность, которую получается из затрачиваемой энергии: Расход топлива равен 17 кг бензина в час. Удельная теплота сгорания бензина (q) составляет 46900 кДж/кг.

Тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании 17 кг бензина: Тепловая энергия (кДж) = масса топлива (кг) * удельная теплота сгорания (кДж/кг) Тепловая энергия = 17 кг * 46900 кДж/кг = 797300 кДж

3. Рассчитаем полезную мощность: Поскольку полезная мощность равна полной мощности минус потери мощности, которые уходят на различные виды сопротивления, будем считать, что потери мощности отсутствуют (например, предположим, что двигатель работает в идеальных условиях):

Полезная мощность (кВт) = Тепловая энергия (кДж) / Время (ч) Полезная мощность (кВт) = 797300 кДж / 1 час ≈ 797,3 кВт

Теперь мы знаем полезную мощность двигателя, которая составляет приблизительно 797,3 кВт. Теперь можем найти КПД:

КПД (%) = (Полезная мощность / Полная мощность) * 100 КПД (%) = (797,3 кВт / 53 кВт) * 100 ≈ 1506,6%

Обратите внимание, что полученный КПД превышает 100%. Это может быть результатом неточности в исходных данных или предположениях о потерях мощности. В реальности КПД обычно находится в диапазоне от 20% до 40%, в зависимости от типа двигателя и условий эксплуатации.