Топливо и КПД тепловых двигателей — 8 класс
Разберите, откуда берётся работа теплового двигателя, сколько энергии выделяет топливо и как сравнивать двигатели по КПД.
Вопросы и ответы
Выберите ответ мысленно и откройте пояснение для проверки.
-
Какое превращение энергии позволяет двигателю внутреннего сгорания вращать вал?
Ответ и пояснение
Верный ответ: При сгорании топлива газы нагреваются и совершают работу при расширении
При сгорании топлива газы нагреваются. Расширяясь, они толкают поршень, и через механизм часть полученной энергии передаётся валу.
-
В паровой машине топливо горит под котлом, а нагретый пар поступает в цилиндр. Что непосредственно давит на поршень и совершает работу при расширении?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Пар в цилиндре
Пар играет роль рабочего тела. Его давление создаёт силу, которая перемещает поршень.
-
Удельная теплота сгорания топлива равна 42 МДж/кг. Сколько теплоты выделится при полном сгорании 0,15 кг этого топлива?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 6,3 МДж
Удельная теплота показывает, сколько выделяется при сгорании 1 кг. Умножаем 42 МДж/кг на 0,15 кг и получаем 6,3 МДж.
-
За цикл тепловой двигатель получает 2,40 МДж от нагревателя и отдаёт 1,65 МДж холодильнику. Других передач энергии нет. Какую работу он совершает за цикл?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 0,75 МДж
После цикла рабочее тело возвращается в исходное состояние. По закону сохранения энергии работа равна 2,40 − 1,65 = 0,75 МДж.
-
Двигатель получил за цикл 4,0 кДж теплоты и совершил полезную работу 1,2 кДж. Каков его КПД?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 30 %
КПД равен доле полученной теплоты, превращённой в полезную работу. Получаем 1,2 ÷ 4,0 × 100 % = 30 %.
-
КПД двигателя А равен 20 %, двигателя Б — 30 %. Оба выполняют одинаковую полезную работу на одном топливе. В обоих случаях КПД показывает долю теплоты полного сгорания топлива, перешедшую в полезную работу. Какую долю массы топлива, израсходованной двигателем А, израсходует двигатель Б?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Две трети
Для одной полезной работы входная энергия обратно пропорциональна КПД. Отношение расходов Б и А равно 20 ÷ 30 = 2/3.
-
Двигатель заменили более экономичным. Для той же работы он сжигает меньше того же топлива. При полном сгорании каждого килограмма выделяется одинаковая масса углекислого газа. Как изменится масса выделившегося углекислого газа при этой работе?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Уменьшится пропорционально расходу топлива
По условию каждый килограмм даёт одну и ту же массу углекислого газа. Меньшее число сгоревших килограммов означает меньшую общую массу выброса.
-
В отчёте о цикле тепловой машины сказано, что она совершила 600 Дж работы. Единственная подведённая к ней энергия — 500 Дж теплоты. В конце цикла рабочее тело вернулось в исходное состояние. Что следует из этих данных?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Указанные данные противоречат сохранению энергии
Рабочее тело после цикла имеет прежнюю внутреннюю энергию. Если иных источников нет, работа не может превысить полученные 500 Дж.
В двигателе с поршнем нагретый газ расширяется и может совершить работу. В заданиях по физике для 8 класса проследите, что происходит с энергией топлива и какая её часть передаётся окружающей среде.
При сравнении двигателей сначала отметьте, совпадает ли у них расход топлива или полезная работа. В расчётах вы потренируетесь переводить проценты в доли, а в разборах сможете сверить баланс энергии за цикл.