КПД тепловых двигателей

1. Найти к. п. д. двигателя автобуса, расходующего 6З кг лигроина за 2,5 ч работы при средней мощности 70 кВт.

2. Найти массу горючего, необходимого для тепловоза, состоящего из двух секций с дизелями мощностью 735 кВт в каждом при кпд 28 %, чтобы пройти расстояние 1000 км со средней скоростью 72 км/ч.

3. Найти к. п. д. двигателя автомобиля, потребляю­щего 10 л бензина на lОО км пути при средней скорости 54 км/ч. Полезная мощность, развиваемая автомобилем, равна 12,08 кВт.

4. Найти расход горючего на 100 км пути для авто­мобиля «ВОЛГА» при скорости 90 км/ч, если к. п. д. двигате­ля равен 27 %, а развиваемая им мощность равна в среднем 0,4 максимальной мощности, составляющей 72 кВт.

5. Подвесной лодочный мотор «Вихрь» имеет мощность 13,2 кВт и к. п. д. 15 %. На сколько километров пути хва­тит ему 20 л бензина при скорости лодки 30 км/ч?

6. На речном теплоходе установлен дизель мощностью 80 кВт с к. п. д. 30 %. В течение рейса двигатель израсхо­довал 0,15 т горючего. Какова была продолжительность рейса, если на остановки затрачено 1,5 ч?

7. Грузовой автомобиль оборудован газогенераторным двигателем мощностью 50 кВт при к. п. д. 18 %. Опреде­лить массу топлива (древесных чурок), необходимого для пробега 100 км со скоростью 36 км/ч.

8. На какое расстояние рассчитана вместимость топ­ливного бака автомашины «Москвич-412,. (V=46л) если ско­рость движения равна 70 км/ч, к. п. д. двигателя равен 25 %, а развиваемая мощность составляет в среднем 0,35 максимальной мощности, равной 50 кВт?

9. На сколько километров пути хватит 8,0 л бензина для двигателя мотоцикла, развивающего при скорости 70 км/ч мощность 8,8 кВт и имеющего к. п. д. 21 %?

10. Kaкое количество бензина потребуется для двигателя автомобиля, чтобы проехать 200 км, еслн масса машины равна 3,0 т, к. п. д. двигателя равен 22 %, а сопротив­ление движению составляет 0,05 веса машииы? Найти силу тяги двигателя и мощность, развиваемую при скорости 100 км/ч.

11. Какой вид топлива используется в теплосиловой установке, в которой за 1,5 ч работы с к. п. д. 0,20 при раз­виваемой мощности 25,2 кВт сожжено 33,0 кг горючего? Какова его удельная теплота сгорания?

12. Двигатель реактивного самолета с к. п. д. 20 % при полете со скоростью 1600 км/ч развивает силу тяги 88,2 кН. Определить расход керосина за 2 ч полета и раз­виваемую мощность.

13. Трактор расходует в час 20 кг дизельного топлива. Определить мощность двигателя трактора, если его КПД 30 %.

14. Какой вид топлива используется в теплосиловой установке, в которой за два часа работы с КПД 13,5% при развиваемой мощности 30 кВт сожжено 40 кг горючего.

15. Какую среднюю мощность развивает двигатель мотоцикла, если при скорости движения 108 км/ч расход бензина составляет 3,7 литра на 100 км пути, КПД двигателя 25%.

16. Определить КПД двигателя мощностью 52 кВт, если при скорости движения 120 км/ч на пути 200 км расходуется 15 л бензина.

17. Междугородный автобус прошёл путь 80 км при скорости движения 80 км/ч. Двигатель при этом развивал среднюю мощность 70 кВт при КПД 25 %. Сколько дизельного топлива, плотность которого 800 кг/м³ израсходовал водитель за время пути.

18. Найти расход горючего на 200 км пути автомобиля при скорости 80 км/ч, если КПД двигателя равен 25 %, а развиваемая им мощность равна 27 кВт.

19. Определите КПД цикла Карно, если температуры нагревателя и холодильника соответственно равны 200 ْС и 15 ْС. На сколько нужно повысить температуру нагревателя, чтобы КПД цикла увеличился вдвое.

20. Реактивный самолёт имеет n=4 двигателя, развивающих силу тяги F=20∙ 10³ Н каждый. Найти массу керосина, которую израсходуют двигатели на расстоянии 5000 км, если КПД двигателя 25%.

Теплота и работа.

1. Вода падает с высоты 1000 м. На сколько повысится температура воды, если на её нагревание затрачивается 60 % работы силы тяжести.

2. С какой высоты должен упасть кусок свинца, чтобы при ударе о землю оп нагрелся до 400 К? До температуры плавления? Считать, что па нагревание олова идет 40,0 % работы силы тяжести, а его начальная температура равна 273 К.

3. Два шарика равной массы, медный и оловяный, сброшены с высоты 1000 м. Какой из них нагреется больще и на сколько? Потери тепла не учитывать.

4. Стальной лом пневматического отбойного молотка обладает энергией удара 40,5 Дж и делает 1000 ударов в минуту. Определить мощность, развиваемую молотком. На сколько повысится температура лома после 5 мин работы, если на его нагревание затрачивается 15 % всей энер­гии? Масса лома равна 2 кг.

5. На сколько нагреется при штамповке кусок стали массой 1,5 кг от удара молота массой 400 кг, если скорость молота в момент удара равна 7,0 м/с, а на нагревание стали затрачивается 60 % энергии молота?

6. Стальной молот массой 10 кг падает на лежащую на наковальне железную пластинку массой 0,30 кг. Высота nадения молота равна 2 м. Считая, что на нагревание пластинки затрачивается 40 % кинетической энергии моло­та, вычислить, на сколько нагреется пластинка после 40 ударов молота.

7. С помощью механического молота, вес которого равен 68,8 кН, обрабатывается железная nоковка массой 200 кг. За 40 ударов поковка нагрелась от 300 до 315 К. Kак велика скорость молота в момент удара? Считать, что на нагревание поковки затрачивается 70 % энергии молота.

8. При сверлении металла ручной дрелью стальное сверло массой 80 г за 5 мин непрерывной работы нагрелось на 80 К. Считая, что на нагревание сверла nошло 15 % всей затрачен­ной энергии, определить развива­емую при сверлении мощность.

9. Вода падает с высоты 1500 м. На сколько повысится температура воды, если на её нагревание затрачивается 70 % работы силы тяжести.

10. Стальной осколок, падая с высоты 800 метров нагрелся при ударе о землю. На сколько повысилась температура осколка, если на его нагревание затрачивается 90 % работы силы тяжести.

11. Сколько времени необходимо для нагрева 1,5 кг воды от 30 ْ С до 100 ْ С в электрическом кипятильнике мощностью 300 Вт, если кпд равен 70 %.

12. На сколько нагреется железная болванка массой 2 кг от удара молота массой 350 кг, падающего с высоты 2 м, если болванка поглощает 50 % количества теплоты, выделяющегося при ударе.

13. Свинцовая пуля, летящая со скоростью 200 м/с, падает в земляной вал. На сколько повысилась температура пули, если 78 % кинетической энергии пули превратилось во внутреннюю энергию.

14. Определить высоту, на которой потенциальная энергия груза массой 1000 кг равна количеству теплоты, выделившейся при остывании воды массой 0,2 кг на 50 К.

15. Свинцовая пуля, летящая со скоростью 252 м/с, ударяется о стальную плиту и останавливается. На сколько увеличится температура пули, если 40 % её кинетической энергии пошло на нагревание плиты и окружающей среды.

16. Стальной осколок, падая с высоты 500 м, имел у поверхности Земли скорость 50 м/с. На сколько повысилась температура осколка, если считать, что вся работа сопротивления воздуха пошла на его нагревание.

17. С какой наименьшей скоростью должна лететь свинцовая дробинка, чтобы при ударе о препятствие она расплавилась? Считать что 80 % кинетической энергии превратилось во внутреннюю энергию дробинки, а температура дробинки до удара была 127 ْ С.

18. Снежок, летящий со скоростью 20 м/с, ударяется о стену. Какая часть его расплавится, если температура окружающей среды равна 0 ْ С, а вся кинетическая энергия передаётся снегу.

19. С одинаковой высоты упали два тела одинаковой массы – медное и железное. Какое из них при ударе нагреется до более высокой температуры.

20. Паровой молот 10 тонн свободно падает с высоты 2,5 м на железную болванку массой 250 кг. На нагревание болванки идёт 30 % количества теплоты, выделенной при ударе. Сколько раз должен упасть молот, чтобы температура болванки поднялась до 20 ْ С.

5. Работа газа при изобарном изменении его объёма. Первое начало термодинамики.

1. 1,5 кг воздуха занимают при 0 ْ С объем 0,6 м³• Воздуху сообщили некоторое количество теплоты, и он изобарически расширился до объема 0,7 м³• Найти совер­шенную работу, количество поглощенной теплоты, изменение температуры и внутренней энергии воздуха.

2. В цилиндре с площадью основания 0,3 м² нахо­дится под поршнем 0,025 кг водорода при 0 ْС и давле­нии 300 кПа. Газ изобарически нагревают, сообщая ему 18,2 кДж теплоты. Определить совершенную при этом работу, изменение температуры в цилиндре, перемещение поршня.

3..Воздух при О ْС И давлении 190 кПа занимает в цилиндре под поршнем объем 0,20 м³• Какова работа, со­вершенная в процессе изобарического расширения воздуха при нагревании его на 30 К, и каково поглощенное при этом количество теплоты.

4. Воздух массой 200 г нагревают при постоянном дав­лении от 40 ْ С доْ 80 С, в результате чего его объем уве­личивается на 0,01 м³• Насколько при этом изменяет­ся внутренняя энергия воздуха, если его давление рав­но 150 кПа? Удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении равна 1000 Дж/(кг ∙ ْ С), моляр­ная масса воздуха - 29 г/моль.

5. В цилиндре объемом 0,7 м³ находится газ при тем­пературе 280 К. Определите работу газа при расшире­нии в результате нагревания на 16 К, если давление постоянно 100 кПа.

6.Для изобарного нагревания 800 моль газа на 500 К газу сообщили количество теплоты 9,4 МДж. Определите работу газа и изменение его внутренней энергии.

7. Какова внутренняя энергия гелия, заполняющего аэростат объёмом 60 м³ при давлении 100 кПа.

8. Газ, расширяясь изобарно при давлении 2 ·10⁵ Па, со­вершает работу 200 Дж. Определите первоначальный объем газа, если его конечный объем оказался равным 2,5л.

9. В цилиндре объемом 24 л находится газ, который изо­барно расширяется под давлением 5 ·10⁵ Па. Каков ко­нечный объем газа, если при его расширении совершает­ся работа в 1,5 кДж?

10. В цилиндре с площадью основания 0,2 м² находится под поршнем 0,25 кг водорода при 0 ْ С и давлении 230 кПа. Газ изобарически нагревают, сообщая ему 18 кДж теплоты. Определить совершённую при этом работу, изменение температуры, перемещение поршня.

11. Определить работу расширения газа, первоначально занимавшего объём 10 л, при изобарическом нагревании от 17 ْ С до 104 ْ С. Давление газа равно 100 кПа.

12. Во время расширения газа в цилиндре с поперечным сечением 200 см², вызванного нагреванием, газу было передано количество теплоты 150 кДж, причём давление газа оставалось постоянным и равнам 2∙ 20⁷ Па. На сколько изменилась внутренняя энергия газа, если поршень передвинулся на расстояние 30 см.

13. В вертикальном цилиндре под тяжёлым поршнем находится 1,8 кг кислорода. При сообщении кислороду 9500 Дж теплоты его температура увеличилась на 8 К. Чему равно изменение внутренней энергии? Молярная масса кислорода 0,032 кг/моль.

14. По графику определить работу, совершённую газом.

Р(Па) Р=3000 Па

0 1 2 3 V (м³)

15. Одноатомный идеальный газ массой 20 г при расшире­нии без теплообмена совершил работу 249 Дж. На сколь­ко градусов изменилась температура газа? Молярная масса газа 0,04 кг/моль.

16. Какую работу совершил идеальный одноатомный газ и как при этом изменилась его внутренняя энергия при изобарном нагревании двух молей газа на 50 К? Какое количество теплоты получил газ в процессе теплообмена?

17. При изобарном охлаждении на 100 К внутренняя энер­гия одноатомного идеального газа уменьшилась на 1662 кДж. Рассчитайте работу, которую совершил при этом газ, и определите количество теплоты, которое было им передано окружающим телам.

18. При подведении к двум молям одноатомного идеально­го газа 300 Дж теплоты его температура увеличилась на 10 К. Какую работу при этом совершил газ?

19. В вертикальном цилиндрическом сосуде с площадью основания S == 250 см² находится т = 10 г молекулярного азота, сжатого поршнем массой М = 12,5 кг. Найти работу А газа и изменение ΔV его объема при медленном на­гревании от t_J = 25⁰с до t₂ = 625⁰с, если атмосферное давление р = 1 атм =10⁵ Па. Молярная масса молекулярного азота μ = 28 г/моль.

20. На рисунке изображены циклические процессы, проведённые с неизменной массой идеального газа. Опишите характер теплообмена газа в каждом процессе, составляющем циклы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: