Bài 28. ĐỘNG CƠ NHIỆT

I. KIẾN THỨC CẦN NHỚ

• Động cơ nhiệt là động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy được chuyển hóa thành cơ năng.

• Hiệu suất của động cơ nhiệt : H = $\large \frac{A}{Q}$

II. BÀI TẬP SÁCH BÀI TẬP

28.1. Động cơ nào sau đây không phải là động cơ nhiệt ?

A. Động cơ của máy bay phản lực.

B. 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 Phả Lại.

Trả lời: Chọn C.

Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy thủy điện Sông Đà biến đổi từ cơ năng của dòng nước thành điện năng nên không phải là động cơ nhiệt.

28.2. Câu nào sau đây nói về hiệu suất của động cơ nhiệt ?

A. Hiệu suất cho biết động cơ mạnh hay yếu.

B. Hiệu suất cho biết động cơ thực hiện công nhanh hay chậm.

C. Hiệu suất cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi 1kg 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 D

Câu nói đúng về hiệu suất của động cơ nhiệt: 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.

28.3. Một ô tô chạy 100km với lực kéo không đổi là 700N thì tiêu thụ hết 6 lít xăng. Tính hiệu suất của động cơ ô tô đó ? Biết năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.$10^{7}$J/kg; khối lượng riêng của xăng là 700kg/$m^{3}$.

Trả lời:

Đã cho: S = 100km, F = 700N; V = 6l = 0,006 $m^{3}$

D = 700kg/$m^{3}$; q = 4,6.$10^{7}$J/kg.

Tính: H = ?

Giải:

Công động cơ sinh ra: A = F.S = 700.100 000 = 70 000 000 J

Nhiệt lượng toàn bộ sinh ra: Q = mq = 4,6.$10^{7}$.4,2 = 193 200 000 J.

Hiệu suất động cơ: H = $\large \frac{A}{Q}$ $\approx$ 36 %.

28.4. Một máy bơm nước sau khi tiêu thụ hết 8kg dầu thì đưa được 700 $m^{3}$ 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.$10^{7}$ J/kg.

Trả lời:

Đã cho: m = 8kg, h = 8m; q = 4,6.$10^{7}$J/kg; v = 700 $m^{3}$

Tính: H = ?

Giải:

Công động cơ máy bơm sinh ra: A = P.h = 10mh = 700 000 . 10.8 = 56.$10^{6}$J

Nhiệt lượng toàn bộ sinh ra: Q = m.q = 8.4,6.$10^{7}$ = 368.$10^{6}$J.

Hiệu suất máy bơm:

28.5. Với 2 lít xăng, một xe máy có công suất 1,6kW 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.$10^{7}$ J/kg; khối lượng riêng của xăng là 700kg/$m^{3}$.

Trả lời:

Đã cho: V = 2l; p = 1,6kV; v = 36km/h; H = 25 %

q = 4,6.$10^{7}$J/kg; D = 700kg/$m^{3}$

Tính S = ?

Giải: Nhiệt lượng toàn bộ sinh ra:

Q = q.m = q.D.V = 4,6.$10^{7}$.700.0,002 = 6,44.$10^{7}$J

Công mà động cơ xe máy thực hiện được là :

A = Q.H = 6,44.$10^{7}$.0,25 = 1,61.$10^{7}$J = 16,1.$10^{6}$ J

Từ công thức :

Quãng đường xe đi được:

28.6. Động cơ của một máy bay có công suất 2.$10^{6}$W và hiệu suất 30 %. Hỏi với 1 tấn xăng máy bay có thể bay được bao nhiêu lâu? Năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.$10^{7}$ J/kg.

Trả lời:

Đã cho: p = 2.$10^{6}$W, H = 30 %; m = 1 tấn; q = 4,6.$10^{7}$J/kg

Tìm: t = ?

Giải:

Nhiệt lượng toàn bộ sinh ra khi 1 tấn xăng cháy tỏa ra:

Q = q.m = 4,6.$10^{7}$.1000 = 4 600.$10^{7}$J

Công mà động cơ máy bay thực hiện được là :

A = Q.H = 4600.$10^{7}$.0,3 = 1380.$10^{7}$J

Thời gian bay:

28.7. Tính hiệu suất của động cơ của một ô tô biết rằng khi ô tô 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:

Đã cho: v = 72km/h; p = 2.$10^{4}$W; V = 20lit; s = 200km (q = 4,6.$10^{7}$J/kg)

Tìm: t = ?, H = 30 %;

Giải:

v = 72km/h = 20m/s, s = 200km = 2.$10^{5}$m

P = 20kW = 2.$10^{4}$W, V = 20l = 0,02 $m^{3}$

Nhiệt lượng toàn bộ sinh ra khi 20 lít xăng cháy tỏa ra:

Q = q.m = DVq = 0,7.$10^{3}$.0,02.46.$10^{6}$ = 644.$10^{6}$J

Công mà động cơ ô tô thực hiện được là:

Hiệu suất động cơ:

28.8. Gọi H là hiệu suất động cơ nhiệt, A là công động cơ thực hiện được, Q là nhiệt lượng toàn phần do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra, $Q_{1}$ là nhiệt lượng có ích, $Q_{2}$ là nhiệt lượng tỏa ra môi trường bên ngoài. Công thức tính hiệu suất nào sau đây là đúng ?

Trả lời: Chọn C

Nếu Q là nhiệt lượng toàn phần do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra, $Q_{2}$ là nhiệt lượng tỏa ra môi trường bên ngoài. Công động cơ thực hiện được là A = Q - $Q_{2}$

Vậy hiệu suất

28.9. Các kì của động cơ nổ bốn kì diễn ra theo thứ tự:

A. hút nhiên liệu, đốt nhiên liệu, nén nhiên liệu, thoát khí

B. thoát khí, hút nhiên liệu, nén nhiên liệu, đốt nhiên liệu

C. hút nhiên liệu, nén nhiên liệu, thoát khí, đốt nhiên liệu

D. hút nhiên liệu, nén nhiên liệu, đốt nhiên liệu, thoát khí

Trả lời: Chọn D

Các kì của động cơ nổ bốn kì diễn ra theo thứ tự:

Hút, nén, nổ (đốt), xả (thoát khí), vậy câu D là đúng.

28.10*. Từ công thức H = $\large \frac{A}{Q}$, ta có thể suy ra là đối với một xe ô tô chạy bằng động cơ nhiệt thì

A. công mà động cơ sinh ra tỉ lệ với khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy

B. công suất của động cơ tỉ lệ với khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy

C. vận tốc của xe tỉ lệ với khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy

D. quãng đường xe đi được tỉ lệ với khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy

Trả lời: Chọn A.

Từ công thức H = $\large \frac{A}{Q}$, ta có thể suy ra A = H.Q = H.q.m. Với m khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy. Vậy có thể kết luận: Công mà động cơ sinh ra tỉ lệ với khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy

28.11. Người ta dùng một máy hơi nước hiệu suất 10 % để đưa nước lên độ cao 9m, sau 5 giờ máy bơm được 720 $m^{3}$ nước. Tính :

a) công suất có ích của máy ;

b) lượng than đá tiêu thụ. Biết năng suất tỏa nhiệt của than đá là 27.$10^{6}$J/kg

Trả lời:

H = 10 %, h = 9m, t = 5h, V = 720 $m^{3}$. Tính $P_{ci}$? m?

a) Công có ích để đưa nước lên cao 5m

$A_{ci}$ = P.h = 10m.h = 10.720000.9 = 64 800 000 J

Công suất có ích của máy:

b) Nhiệt lượng mà than đá tỏa ra : H = $\large \frac{A_{ci}}{Q}$

Lượng than cần đốt :

28.12. Ô chữ về nhiệt năng (H.28.1)

Hàng ngang

1. Tên hình thức truyền nhiệt trong chân không.

2. Tên hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất rắn.

3. Tên hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lỏng.

4. Đại lượng nhiệt có cùng đơn vị của năng lượng.

5. Đại lượng cho biết khả năng tỏa nhiệt của nhiên liệu khi cháy.

6. Khi đến trạng thái này thì nhiệt độ của các vật trao đổi nhiệt với nhau đều bằng nhau.

7. Tên của dạng năng lượng có liên quan đến nhiệt độ.

8. Tên một cách làm thay đổi nhiệt năng.

9. Đại lượng này có đơn vị là J/kg.K.

Hàng dọc được tô sẫm

Tên dạng năng lượng thường gặp nhất ở chương II.

Giải

Hàng ngang:

1. Bức xạ nhiệt

2. Dẫn nhiệt

3. Đối lưu

4. Nhiệt lượng

5. Năng suất tỏa nhiệt

6. Cân bằng nhiệt

7. Nhiệt năng

8. Thực hiện công

9. Nhiệt dung riêng

Hàng dọc : Nhiệt năng