Giải Lí 8: Bài 28. Động cơ nhiệt
Bài 28. ĐỘNG cơ NHIỆT KIẾN THỨC CẦN NAM vững Động co' nhiệt là động co' trong đó có một phần năng lưọng của nhiên liệu bị đốt cháỷ được chuyển hóa thành co' năng. A Hiệu suất của động co' nhiệt: H = — ' . Q Nếu hiệu suất tính ra % thì H = — .100% • Q Trong đó: A là phần năng lượng (nhiệt lượng) được chuyểr. hóa thành công có ích (J), Q là năng lượng (nhiệt lượng) do nhiên liệu cháy tỏa ra (J). TRẢ LỜI CÂU HỎI I. ĐỘNG Cơ NHIỆT LÀ GÌ? ĐỘNG cơ Nổ 4 KÌ - HIỆU SUẤT CỦA ĐỘNG Cơ NHIỆT Cl. ở động co' nổ 4 kì cũng như ở bất kì động co' nhiệt nào khác có phải toàn bộ nhiệt lượng của nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích không? Tại sao? Trả lời ơ động co' nô 4 kì cũng như ỏ' bất kì động co' nhiệt nào khác, không phải toàn bộ nhiệt lượng của nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích. Một phần nhiệt lượng của nhiên liệu bị đốt cháy được truyền cho các bộ phận của động co' nhiệt làm cho các bộ phận này nóng lên, đồng thời một phần nữa theo khí thải thoát ra ngoài khí quyển làm cho khí quyển cũng nóng lên. C2. Trong thực tế chỉ có khoảng từ 30% đến 40% nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích. Người ta nói các động co' nhiệt có hiệu suất vào khoảng từ 30% đến 40% và đưa ra A công thức tính hiệu suất sau đây: H = ệệ Q Hãy phát biểu định nghĩa hiệu suất của động cơ nhiệt và nêu tên, đơn vị của các đại lượng có mặt trong biểu thức trên. Trả lời Hiệu suất của động co' nhiệt được xác định bằng tỉ số giữa phần nhiệt lượng chuyến hóar thành công cơ học và nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt chát tỏa ra. Trong biểu thức: H = — Q A là công mà động cơ thực hiện được. Công này có độ lớn bằng phần nhiệt lượng chuyến hóa thành công. Đơn vị của A là Jun (J). Q là nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra. Đơn vị của Q là Jun (J). II. VẬN DỤNG C3. Các máy cơ đơn giản học ở lớp 6 có phải là động cơ nhiệt không? Tại sao? Trả lời Các máy cơ đơn giản học ở lớp 6 không phải là động cơ nhiệt vì trong quá trình hoạt động của các máy này không có sự chuyển hóa từ năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy thành cơ năng. C4. Hãy kể tên các dụng cụ có sử dụng động cơ nổ 4 kì mà em biết. Trả lời Một số dụng cụ có sử dụng động cơ nổ 4 kì: Một số loại động cơ ô tô, một số loại động cơ xe máy, máy nổ của nhà máy nhiệt điện,... C5. Theo em thì động cơ nhiệt có thể gây ra những tác hại nào đối với môi trường sống của chúng ra? Trả lời Những tác hại: 0 nhiễm môi trường do khí thải của các động cơ có nhiều chất độc. 0 nhiễm về tiếng ồn. Nhiệt lơợng do động cơ thải ra góp phần làm tăng nhiệt độ của khí quyển. C6. Một ô tô chạy được quãng đường 100 km với lực kéo trung bình là 700 N, tiêu thụ hết 5 lít xăng (khoảng 4kg). Tính hiệu suất của động cơ ô tô. Trả lời Công động cơ ô tô thực hiện là: A = F.S = 700.100000 = 7.10M Nhiệt lượng do nhiên liệu cháy tỏa ra là: Q = m.q = 4.46.106 = 18,4.107J Hiệu suất của động cơ ô tô là: A 7 If)7 H = #.100 = _7 .100 = 38,04%. Q 18,4.107 c. GIẢI BÀI TẬP Bl. Động cơ nào sau đây không phải là động cơ nhiệt? Động cơ của máy bay phản lực. Động cơ của xe máy Hon-đa. c. Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy thủy điện Sông Đà. D. Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy nhiệt điện. Trả lời Chọn câu C: Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy thủy điện Sông Đà. B2. Câu nào dưới đây nói về hiệu suất của động cơ nhiệt? Hiệu suất cho biết động cơ mạnh hay yếu. Hiệu suất cho biết động cơ thực hiện công nhanh hay chậm. c. Hiệu suất cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi lkg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn trong động cơ. D. Hiệu suất cho biết có bao nhiêu phần trăm nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích. Trả lời Chọn câu D: Hiệu suất cho biết có bao nhiêu phần trăm nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích. B3. Một ôtô chạy 100km với lực kéo không đổi là 700N thì tiêu thụ hết 6 lít xăng. Tính hiệu suất của động cơ đó biết năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.107J/kg, khối lượng riêng của xăng là 700kg/m3. Trả lời Ta có: A = F.s = 700N.100000m = 70000000J Q = q.m = 4,6.107.4,2 = 193200000J Hiệu suất của động cơ là: Q 193200000 B4. Một máy bơm nước sau khi tiêu thụ hết 8kg dầu thì đưa được 700m3 nước lên cao 8m. Tính hiệu suất của máy bơm đó biết năng suất tỏa nhiệt của dầu dùng cho máy bơm này là 4,6.107J/kg. Trả lời Ta có: A = p.h = lOm.h = 700000.10.8 = 56.106J Q = q.m = 4,6.107.8 = 36,8.107J = 368.106J Vậy H = 4 = _56?°Ỉ7 = 0,15. Suy ra: H = 15% Q 368.106 B5. Với 2 lít xăng, một xe máy có công suất l,6kW chuyển động với vận tốc 36km/h sẽ đi được bao nhiêu km? Biết hiệu suất của động cơ là 25%, năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.10'J/kg, khối lượng riêng của xăng là 700kg/m3. Trả lời Ta có: Q = q.m = q.D.V = 4,6.107.700.0,002 = 6,44. 107J Công mà động cơ xe máy thực hiện được là: A = Q.H = 6,44. 107.0,25 = 1,61.107J = 16,1.106J A Từ công thức p = — , ta có: t t = 4 = = 10062,53 t 1600 Quãng đường xe đi được là: s = v.t = . 10062,5 = 100625m «10 lkm 3600 B6. Động cơ của một máy bay có công suất 2.106W và hiệu suất 30%. Hỏi với 1 tấn xăng, máy bay có thể bay được bao nhiêu lâu? Biết năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.10'J/kg. Trả lời Ta có: Q = q.m = 4,6.107.1000 = 46.109J A = Q.H = 46.109.0,3 = 138.108J Thời gian máy bay được là: A 138 10s t = -7- = ~ = 6900s = 1 giờ 55 phút p 2.10 B7. Tính hiệu suất của động cơ một ôtô biết rằng khi ôtô chuyển động với vận tốc 72km/h thì động cơ có công suất 20kW và tiêu thụ 20 lít xăng để chạy 200km. Trả lời Ta có: 2km/h = 20m/s; s = 200km = 2.105m. p = 20kW = 2.104W; V = 20/ = 0,02m3. Q = m.q = D.v.q = 0,7.103.0,02.46.10® = 644.106J A = p.t = p.— = 2.104.^4°- = 2.108J V 20 Hiệu suất của động cơ ô tô là: A 2 1 o8 H = = 0,31. Vậy H = 31%. Q 633.106